(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可燃性廃棄物を乾留して生成した乾留ガス及び乾留チャーを分離する乾留工程と、前記分離後の乾留ガスに水蒸気及び酸素含有ガスを供給し、水蒸気改質反応をさせて水素ガスを含んだ改質ガスを生成し、当該改質ガスから水素ガスを分離して回収する水素ガス回収工程と、前記分離後の乾留チャーに酸素含有ガスを供給し、部分燃焼反応をさせて一酸化炭素ガスを含んだチャーガス化ガスを生成し、当該チャーガス化ガスから一酸化炭素ガスを分離して回収する一酸化炭素ガス回収工程とを有し、前記水素ガス回収工程の水蒸気改質反応の水蒸気供給量を乾留ガス中炭素量に対してＨ2Ｏ／Ｃモル比１．１以上とすることを特徴とする可燃性廃棄物からの水素ガス及び一酸化ガスのガスの製造方法。
【請求項２】
前記水素ガス回収工程において、改質ガスから水素ガスを分離して回収した後、残った水素分離後改質ガスを前記一酸化炭素ガス回収工程に供給し、チャーガス化ガスと共にガス中の一酸化炭素ガスを分離して回収することを特徴とする請求項1記載の可燃性廃棄物からの水素ガス及び一酸化炭素ガスの製造方法。
【請求項３】
前記一酸化炭素ガス回収工程において、一酸化炭素ガスの分離に深冷分離法を用い、且つ、前記チャーガス化ガス、又は前記チャーガス化ガス及び前記一酸化炭素ガス回収工程に供給される水素分離後改質ガスから二酸化炭素ガスを分離して回収し、当該回収した二酸化炭素ガスを、一酸化炭素ガス回収工程における前記乾留チャーの搬送ガス若しくはパージガス、又は前記水素ガス回収工程におけるパージガスの少なくともいずれかに使用することを特徴とする請求項１または２記載の可燃性廃棄物からの水素ガス及び一酸化炭素ガスの製造方法。
【請求項４】
可燃性廃棄物を乾留ガスと乾留チャーに分離する乾留炉と、その後段に前記乾留ガスを水蒸気改質反応をさせて水素ガスを含んだ改質ガスを生成する改質炉と、前記改質ガスから水素ガスを分離し回収する水素分離装置とを有し、更に、前記乾留炉の後段に前記乾留チャーを部分燃焼反応をさせて一酸化炭素ガスを含んだチャーガス化ガスを生成するチャーガス化炉と、前記チャーガス化ガスから一酸化炭素ガスを分離し回収する一酸化炭素分離装置とを有することを特徴とする可燃性廃棄物からの水素ガス及び一酸化炭素ガスの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可燃性廃棄物を原料として水素ガスと一酸化炭素ガスを製造するための可燃性廃棄物からのガス製造方法、並びに製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般廃棄物系や産業廃棄物系の可燃性廃棄物の処理方法は従来単純焼却や埋立てが中心であったが、循環型社会促進が近年の大きな社会的課題となっており、これら可燃性廃棄物を資源として有効利用可能な廃棄物処理技術が求められている。
【０００３】
可燃性廃棄物の有効利用を目的とした廃棄物処理方法としては、例えば特許文献１〜３、非特許文献１〜３に記載されているように、可燃性廃棄物を熱分解炉あるいは乾燥炉で前処理した後ガス化溶融炉に供給し、ガス化溶融炉内で１３００〜１５００℃程度の高温雰囲気下で酸素含有ガスとの部分燃焼反応やクラッキング(熱分解)反応を起こして水素ガス(Ｈ2)、一酸化炭素ガス(ＣＯ)を主成分とする低分子量のガス化溶融ガスを生成すると共に可燃性廃棄物中灰分は溶融スラグ化し、ガス化溶融ガスを冷却、精製して清浄ガスを製造する廃棄物ガス変換法が開発されている。
【０００４】
精製後の清浄ガスは燃料ガスやガスエンジン発電に利用できるほか、クリーンエネルギーとして利用価値の高いＨ2や各種Ｃ1化学の主力原料であるＣＯを回収することも可能である。
【０００５】
また、特許文献４に熱分解装置内で廃棄物を間接加熱して乾留ガス(熱分解ガス)を生成し、ガス改質装置内で乾留ガスと空気等の酸素含有ガスを反応させて高温雰囲気を形成し、高温雰囲気下で乾留ガスを低位炭化水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水素、水蒸気に変換すると共に、チャー（残渣）を溶融ガス化装置内でガス化して低分子の炭素含有ガスを得る発明が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平10-128288号公報
【特許文献２】特開2001-254085号公報
【特許文献３】特開平10-132242号公報
【特許文献４】特開２００４−１９５４５９号公報
【非特許文献１】「化学装置」1997年1月号、P26-P31(1997)、55頁、図１
【非特許文献２】「自動車研究」第23巻、第12号、P54-60(2001)、55頁図１および58頁表３および59頁表６
【非特許文献３】「第9回廃棄物学会研究発表会講演論文集」P597-P600(1998)、598頁、図１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら既存の廃棄物ガス変換法の抱える課題として、可燃性廃棄物からＨ2とＣＯを製造する場合、清浄後のガス化溶融ガスはＨ2濃度、ＣＯ濃度とも低いためにガス分離工程で処理するガス量が多くなりガス分離工程の設備規模が大型化してしまう点が挙げられる。
【０００８】
Ｈ2含有ガスからＨ2を回収するには吸着剤への吸着力差利用により特定ガスを吸着した後に圧力差を利用して脱着させるＰＳＡ法や特定ガスを膜に選択透過させる膜分離法等に基づいたＨ2分離装置で処理する必要があり、ＣＯ含有ガスからＣＯを回収するにはガス圧縮・冷却時の沸点差を利用して分離する深冷分離法や前述のＰＳＡ法、膜分離法等に基づくＣＯ分離装置で処理する必要があり、Ｈ2とＣＯの両方を回収するには前述の方法によるＨ2分離装置とＣＯ分離装置を各々準備する必要がある。
【０００９】
既存の廃棄物ガス変換法で得られる精製後ガス化溶融ガスのＨ2濃度、ＣＯ濃度は原料廃棄物の性状によっても異なるが、例えば特許文献１の記載例では都市ごみに石炭を混ぜてカロリー調整した低位発熱量１５ＭＪ／ｋｇの廃棄物を処理した場合でＨ2=４７ｖｏｌ％、ＣＯ=３０ｖｏｌ％であり、また例えば非特許文献２の記載例では低位発熱量１０ＭＪ／ｋｇの産業廃棄物を処理した場合でＨ2=３２ｖｏｌ％、ＣＯ=４３ｖｏｌ％であり、また例えば特許文献3の記載例では低位発熱量７〜１４ＭＪ／ｋｇの都市ごみと廃プラスチックの混合物を処理した場合でＨ2=２４〜３６ｖｏｌ％、ＣＯ=１８〜３７ｖｏｌ％程度であり、いずれの場合においてもＨ2濃度、ＣＯ濃度が低い。このためＨ2分離装置やＣＯ分離装置で処理するガス量が多くなりガス分離工程の設備規模が大型化する。
【００１０】
また、特許文献４に開示された発明は、Ｈ2ガスは炭化水素ガスやＣＯに比べて燃焼速度が大きいため、ガス改質装置に導入した酸素と優先的に反応してＨ2Ｏを生成し易く、高位炭化水素からＨ2への転化率があまり高くないという問題がある。
【００１１】
そこで本発明はガス分離工程の設備規模を大型化させずに可燃性廃棄物からＨ2ガスおよびＣＯガスを効率良く製造するための方法並びに装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
かかる課題を解決するため、本発明の要旨とするところは以下(１)〜（４）に示す通りである。
【００１３】
（１）可燃性廃棄物を乾留して生成した乾留ガス及び乾留チャーを分離する乾留工程と、前記分離後の乾留ガスに水蒸気及び酸素含有ガスを供給し、水蒸気改質反応をさせて水素ガスを含んだ改質ガスを生成し、当該改質ガスから水素ガスを分離して回収する水素ガス回収工程と、前記分離後の乾留チャーに酸素含有ガスを供給し、部分燃焼反応をさせて一酸化炭素ガスを含んだチャーガス化ガスを生成し、当該チャーガス化ガスから一酸化炭素ガスを分離して回収する一酸化炭素ガス回収工程とを有し、前記水素ガス回収工程の水蒸気改質反応の水蒸気供給量を乾留ガス中炭素量に対してＨ2Ｏ／Ｃモル比１．１以上とすることを特徴とする可燃性廃棄物からの水素ガス及び一酸化ガスのガスの製造方法。
【００１４】
（２）前記水素ガス回収工程において、改質ガスから水素ガスを分離して回収した後、残った水素分離後改質ガスを前記一酸化炭素ガス回収工程に供給し、チャーガス化ガスと共にガス中の一酸化炭素ガスを分離して回収することを特徴とする（1）記載の可燃性廃棄物からの水素ガス及び一酸化炭素ガスの製造方法。
【００１５】
（３）前記一酸化炭素ガス回収工程において、一酸化炭素ガスの分離に深冷分離法を用い、且つ、前記チャーガス化ガス、又は前記チャーガス化ガス及び前記一酸化炭素ガス回収工程に供給される水素分離後改質ガスから二酸化炭素ガスを分離して回収し、当該回収した二酸化炭素ガスを、一酸化炭素ガス回収工程における前記乾留チャーの搬送ガス若しくはパージガス、又は前記水素ガス回収工程におけるパージガスの少なくともいずれかに使用することを特徴とする（１）または（２）記載の可燃性廃棄物からの水素ガス及び一酸化炭素ガスの製造方法。
【００１６】
（４）可燃性廃棄物を乾留ガスと乾留チャーに分離する乾留炉と、その後段に前記乾留ガスを水蒸気改質反応をさせて水素ガスを含んだ改質ガスを生成する改質炉と、前記改質ガスから水素ガスを分離し回収する水素分離装置とを有し、更に、前記乾留炉の後段に前記乾留チャーを部分燃焼反応をさせて一酸化炭素ガスを含んだチャーガス化ガスを生成するチャーガス化炉と、前記チャーガス化ガスから一酸化炭素ガスを分離し回収する一酸化炭素分離装置とを有することを特徴とする可燃性廃棄物からの水素ガス及び一酸化炭素ガスの製造装置。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によりガス分離工程の設備規模を大型化させずに可燃性廃棄物から水素ガスと一酸化炭素ガスとを効率良く製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明者らはガス分離工程の設備規模を大型化させずに可燃性廃棄物から水素ガス(Ｈ2)と一酸化炭素ガス(ＣＯ)とを効率良く製造する方法並びに装置を鋭意検討した結果、可燃性廃棄物を乾留処理して水素分と炭素分を分離した後、水素分を移行させた乾留ガスを水蒸気改質反応させて、Ｈ2リッチの改質ガスを生成して改質ガスからＨ2を回収し、炭素分を移行させた固体の乾留チャーを酸素含有ガスと部分燃焼反応をさせて、ＣＯリッチのチャーガス化ガスを生成して、チャーガス化ガスからＣＯを回収する方法並びに装置を発明した。
【００１９】
対象となる可燃性廃棄物としては塩化ビニル、熱硬化性プラスチック、廃タイヤなどをはじめとした加熱時に炭素主体の固体残渣を生成する廃棄物が挙げられる。
【００２０】
図１および図２は本発明の可燃性廃棄物からの水素ガスおよび一酸化炭素ガスの製造方法並びに装置を実施するためのプロセス及び設備の例を示すブロック図である。
【００２１】
図１に、本発明に関わる第一の実施形態を示す。
【００２２】
可燃性廃棄物１は、まず廃棄物供給装置２を用いて乾留炉３内に供給され、可燃性廃棄物中の水素分と炭素分を分離する。
【００２３】
乾留炉３内に供給された可燃性廃棄物は空気を断った雰囲気下で加熱され、熱分解反応を生じて可燃性廃棄物中の水素分が水素ガスや炭化水素ガス、タール類から成る乾留ガス４に移行すると共に炭素分主体の固体の乾留チャー５を生成する。
【００２４】
乾留炉の方式は空気を断った雰囲気下で可燃性廃棄物を加熱し熱分解する方式であれば特に限定するところはなく、外熱キルン式や移動層式等のような既存の方式が適用可能である。乾留温度は処理対象となる可燃性廃棄物の熱分解温度によって異なるが、一般的に４００〜６００℃程度である。
【００２５】
続いて乾留ガス４を改質炉６に導入し、酸素含有ガスおよび水蒸気７と反応させて改質ガス８を生成する。改質炉６内に導入された乾留ガスは酸素含有ガスと部分燃焼反応を起こして１０００〜１２００℃程度に昇温され、乾留ガス中タールと水蒸気とのＣmＨn＋ｍＨ2Ｏ→ｍＣＯ＋(ｎ／２＋ｍ）Ｈ2、ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→Ｈ2＋ＣＯ2等で表される水蒸気改質反応を生じさせてＨ2を生成する。改質炉ではタール中の水素分をＨ2ガスに変換するだけでなく、タール中炭素分もＨ2とＣＯ2とに変換させるため、特許文献４のようなクラッキングによるガス改質に比べて多くのＨ2ガスを製造することが可能である。水蒸気改質反応に必要な水蒸気量は乾留ガス中炭素量に対してＨ2Ｏ／Ｃモル比１．１以上とすることが望ましく、Ｈ2Ｏ／Ｃモル比１．１未満になるとタールのクラッキング反応によるタール中炭素分のスート(すす)化が進行してタール中炭素分を効率良くＨ2ガスへ変換することが困難となる。スートは水蒸気改質反応速度が非常に遅いために１０００〜１２００℃の反応温度ではスート(Ｃ)＋Ｈ2Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2反応は殆ど進行しない。
【００２６】
改質炉の方式は乾留ガスの一部を酸素含有ガスで燃焼させて炉内温度を確保する部分燃焼炉方式であれば特に限定するところはなく、耐火物内壁構造を有した円筒型炉など既存の炉方式が適用可能である。酸素含有ガスとしては空気、酸素富化空気、純酸素等が使用可能であり、発熱量の高い改質ガスを得たい場合には高酸素濃度の酸素含有ガスを用いるのが望ましい。
【００２７】
改質ガス８はガス冷却装置９、ガス精製装置１０でそれぞれ処理して精製改質ガス１１を得る。精製改質ガス１１はＨ2分離装置１３に送られＨ2ガス１４を回収する。このように可燃性廃棄物の水素分を乾留ガスに移行させた後に改質炉で処理することによってＨ2が濃縮したガスが得られＨ2分離装置の処理ガス量を低減することができる。
【００２８】
さらに改質炉内では水蒸気改質反応により水蒸気中水素分もＨ2に変換されるためＨ2生成量増加およびＨ2濃度上昇を図ることができる。
【００２９】
また、既存の廃棄物ガス変換法のガス化溶融炉は可燃性廃棄物中灰分を溶融スラグ化するために１３００〜１５００℃程度の高温の反応温度を必要するのに対し、本発明のガス化改質炉は乾留ガス成分のみが処理対象であるため反応温度を１０００〜１２００℃程度に下げることができるため、冷ガス効率(廃棄物の発熱量に対する合成ガスの発熱量比率)が向上してＨ2の生成量増加を図ることができる。
【００３０】
一方、可燃性廃棄物中の炭素分が移行した乾留チャー５は、不燃物分離装置１６を用いて金属類や瓦礫類等の不燃物１７を分離した後、不燃物分離後チャー１８を分級装置１９で分級し、塊状チャー２０は破砕装置２１で処理して破砕して非塊状チャーと共に貯留ホッパー２２で一旦貯留し、チャー切出し装置２３を用いて気流搬送でチャーガス化炉２４に導入する。
【００３１】
チャーガス化炉２４の方式は噴流床式や流動床式等の既存のガス化炉が適用可能であるが、乾留チャー中には灰分が含まれるケースが多いことから、灰分の再資源化も同時に行いたい場合には灰分を路盤材等として利用可能な溶融スラグに変換できる噴流床式の方が好適である。
【００３２】
チャーガス化炉２４に噴流床式を用いる場合には、分級装置１９および破砕装置２１で得る乾留チャーの粒度は、安定な気流搬送が可能な１０ｍｍ以下程度であることが好ましい。
【００３３】
チャーガス化炉２４内へは乾留チャー５と共に酸素含有ガス２５を吹き込み、炉内で乾留チャー中炭素分を酸素含有ガスと部分燃焼反応させてＣＯを主成分とするチャーガス化ガス２６を生成する。チャーガス化炉２４の反応温度は乾留チャー中灰分をスラグ化するため１３００〜１５００℃程度が適している。
【００３４】
チャーガス化ガス２６はガス冷却装置２８、ガス精製装置２９でそれぞれ処理して精製チャーガス化ガス３０を得る。精製チャーガス化ガス３０はＣＯ分離装置３２に送られＣＯガス３３を回収する。
【００３５】
尚、Ｈ2分離方法およびＣＯ分離方法は特に限定することはなく、Ｈ2分離については前述のＰＳＡ法や膜分離法など、ＣＯ分離については前述の深冷分離法、ＰＳＡ法、膜分離法など既存のガス分離方法が適用可能である。
【００３６】
また、本発明に係る第二の実施形態を、図２のプロセス及び設備の例で示す。
【００３７】
本実施形態は、前述のチャーガス化ガス２６からＣＯ３３を回収するためのＣＯ分離装置３２に前記精製改質ガス１１から水素ガス１４を回収した後の水素分離後改質ガス１５を導入して改質ガス１５からもＣＯ３３を回収することを特徴とする。
【００３８】
可燃性廃棄物中の炭素分が乾留チャーになる割合は廃棄物の種類によって異なり、特に熱可塑性プラスチックが多く含まれる可燃性廃棄物を処理対象とする場合には可燃性廃棄物中の炭素分が乾留ガスへ移行する割合が多くなる。そこで改質ガス（精製改質ガス）からＨ2を回収した後に水素分離後改質ガスをチャーガス化ガスからのＣＯ分離装置へ導入することにより、ＣＯ分離装置での処理ガス量の削減とＣＯ回収量の増加を図ることができる。
【００３９】
また本発明に関わる第三の実施形態を図３〜図５のプロセス及び設備の例で示す。
【００４０】
本実施形態では、前述のチャーガス化ガス２６や改質ガス８から二酸化炭素３６を分離回収し、回収した二酸化炭素３６を一酸化炭素ガス回収工程における乾留チャー５の気流搬送ガス（チャー搬送ガス３６と呼ぶ）、チャーガス化炉２４やガス精製装置２９等のパージガスの少なくともいずれかのガスとして使用することを特徴とする。
【００４１】
既存の噴流床式ガス化法ではガス化原料の気流搬送ガス、チャーガス化炉内に設置したセンサー類や炉内監視用カメラ等の保護のためのパージガスを必要とし、また既存のガス精製法では逆洗等でパージガスを必要とし、これらガスには調達が容易な不活性ガスである窒素ガス(Ｎ2)が用いられている。
【００４２】
本発明においても同様にチャーガス化炉への乾留チャー気流搬送ガス、チャーガス化炉へのパージガス、ガス精製時のパージガスを必要とし、特に乾留チャー気流搬送ガスに多くのガスを必要とする。
【００４３】
しかしながらこれらガスにＮ2を用いる従来法を適用した場合、チャーガス化ガスから深冷分離法を用いてＣＯ回収する際にＣＯ分離が難しくなるという問題が生じる。深冷分離法はＣＯ回収効率が高く大規模処理が可能なためチャーガス化ガスからＣ1化学原料等を狙った高純度ＣＯを多量製造する場合に適したＣＯ分離法であるが、沸点差を利用したガス分離法であるためＣＯと沸点が近いＮ2が存在するとＣＯ分離が難しくなったり大きな分離効率低下を生じる。
【００４４】
第三の実施形態では、チャーガス化ガス２６や改質ガス８から二酸化炭素ガス(ＣＯ2)３６を分離回収して前述のＮ2ガス代替として使用することにより精製後チャーガス化ガス３０中へのＮ2混入量を低減して深冷分離によるＣＯ製造が容易となる。
【００４５】
図３のプロセス及び設備の例では精製チャーガス化ガス３０をＣＯ2分離装置３５で処理してＣＯ2 ３６を分離回収し、ＣＯ2供給装置３８を用いて回収したＣＯ2をチャー搬送ガス３９、チャーガス化炉パージガス４０、チャーガス化ガス精製工程パージガス４１−ａの少なくともいずれかのガスとして使用する。特にチャー搬送ガス３９は使用量が多いため、ＣＯ2を用いることが好ましい。
【００４６】
ＣＯ2分離後ガス３７はＣＯ分離装置３２に送られＣＯガス３３と一酸化炭素分離後ガス３４とに分離される。
【００４７】
また図４のプロセス及び設備例では、水素ガス回収工程における精製改質ガス１１をＣＯ2分離装置３５で処理してＣＯ2 ３６を分離回収し、ＣＯ2供給装置３８を用いて回収したＣＯ2を一酸化炭素ガス回収工程におけるチャー搬送ガス３９、チャーガス化炉２４のパージガス４０、チャーガス化ガス精製装置２９のパージガス４１−ａ、改質ガス精製装置１０のパージガス４１−ｂの少なくともいずれかのガスとして使用する。
【００４８】
また図５のプロセス及び設備の例では、一酸化炭素ガス回収工程における精製チャーガス化ガス３０と水素ガス回収工程における水素分離後改質ガス１５を、一酸化炭素ガス回収工程におけるＣＯ2分離装置３５で処理してＣＯ2 ３６を分離回収し、ＣＯ2供給装置３８を用いて回収したＣＯ2をチャー搬送ガス３９、チャーガス化炉パージガス４０、チャーガス化ガス精製工程パージガス４１−ａ、改質ガス精製工程パージガス４１−ｂのいずれか一種類以上のガスとして使用する。
【００４９】
尚、チャーガス化ガスや改質ガス（精製改質ガス）からのＣＯ2分離方法としては特に限定するところはなく、化学吸収法や物理吸収法、吸着法など一般的に用いられている既存のＣＯ2分離技術の適用が可能である。
【実施例】
【００５０】
(実施例１)
図１のプロセス及び設備の例に示した本発明を用い、低位発熱量約３４ＭＪ／ｋｇの廃タイヤ５０ｔ／日、低位発熱量約１７ＭＪ／ｋｇの塩ビ系廃プラ４０ｔ／日、低位発熱量約３４ＭＪ／ｋｇの一般廃プラ１０ｔ／日から成る可燃性廃棄物を同時に処理してＨ2ガスおよびＣＯガスを製造した例を示す。乾留炉３には外熱式ロータリーキルンを用い、改質炉６の酸素含有ガス及び水蒸気７の酸素含有ガスとしては純酸素を用い、チャーガス化炉２４の酸素含有ガス２５には純酸素を用い、改質ガスおよびチャーガス化ガスの冷却装置９、２８には排熱回収ボイラを用い、改質ガスおよびチャーガス化ガスのガス精製装置１０、２９には、ダスト除去のためのバグフィルターおよび塩化水素除去と、硫化水素除去のための湿式スプレー塔を用い、精製改質ガス１１からのＨ2分離装置１３にはＰＳＡ法による装置を用い、精製後チャーガス化ガス３０からのＣＯ分離装置３２にはＰＳＡ法による装置を用いた。
【００５１】
各炉の運転温度は乾留炉６００℃、改質炉１１００℃、チャーガス化炉１４００℃とし、改質炉の水蒸気量は乾留ガス中炭素量に対してＨ2Ｏ／Ｃモル比１．１に設定した。
【００５２】
まず可燃性廃棄物中の水素分と炭素分の分離を目的として可燃性廃棄物１を乾留炉３で処理し、乾留ガス４約２．４ｔ／ｈｒと乾留チャー５約１．７ｔ／ｈｒを得た。乾留ガスは改質炉に導入して酸素および水蒸気と共に水蒸気改質反応させ、改質ガス８を冷却および精製してＨ2濃度約５４ｖｏｌ％の精製改質ガス１１約５３００Ｎｍ3／ｈｒを得た。精製ガス中Ｈ2量は約２８５０Ｎｍ3／ｈｒであった。精製改質ガスはＨ2分離装置１３に送られ、Ｈ2回収効率７０％で純度９９％のＨ2ガス１４約２０００Ｎｍ3／ｈｒと水素分離後改質ガス１５約３３００Ｎｍ3／ｈｒを得た。一方、炭素分が移行した乾留チャー５は不燃物分離装置１６を用いてワイヤー鉄を主とする金属類１７約０．２５ｔ／ｈｒを分離後、振動篩式の分級装置１９およびボールミル式破砕装置２１で粒度１０ｍｍ以下に整粒し、噴流床式のチャーガス化炉２４に約１．４５ｔ／ｈｒ吹込んでチャーガス化炉内で酸素と反応させてガス化した。チャーガス化ガス２６は冷却および精製してＣＯ濃度７０ｖｏｌ％の精製後チャーガス化ガス３０約３４００Ｎｍ3／ｈｒを得た。精製後チャーガス化ガス３０はＣＯ分離装置３２に送られ、ＣＯ回収効率９０％で純度９８％のＣＯガス３３約２２００Ｎｍ3／ｈｒを得た。
（比較例１）
比較例１として、改質炉の水蒸気量を乾留ガス中炭素量に対してＨ2Ｏ／Ｃモル比１．０とした以外は実施１と同様な条件とし、実施例１と同じ低位発熱量約３４ＭＪ／ｋｇの廃タイヤ５０ｔ／日、低位発熱量約１７ＭＪ／ｋｇの塩ビ系廃プラ４０ｔ／日、低位発熱量約３４ＭＪ／ｋｇの一般廃プラ１０ｔ／日から成る可燃性廃棄物を同時に処理してＨ2ガスおよびＣＯガスを製造した例を示す。改質ガス８を冷却および精製して得られた精製改質ガス１１は、Ｈ2濃度約５２％、精製改質ガス量約４８５０Ｎｍ3／ｈｒ、精製改質ガス中Ｈ2量は約２５００Ｎｍ3／ｈｒとなり、実施例１に比べてＨ2生成量が減少した。
(比較例２）
比較例２として図６のプロセス及び設備の例に示すような特許文献1の方法に基づく既存の廃棄物ガス変換法を用い、実施例1と同じ低位発熱量約３４ＭＪ／ｋｇの廃タイヤ５０ｔ／日、低位発熱量約１７ＭＪ／ｋｇの塩ビ系廃プラ４０ｔ／日、低位発熱量約３４ＭＪ／ｋｇの一般廃プラ１０ｔ／日から成る可燃性廃棄物４４を同時に処理してＨ2ガスおよびＣＯガスを製造した例を示す。
【００５３】
Ｈ2およびＣＯガスを製造するガス化溶融炉５２〜５４は一次燃焼室５２、２次燃焼室５３、スラグ分離室５４から構成される旋回溶融炉方式を用い、ガス化溶融炉５２〜５４は純酸素及び水蒸気５５を吹き込んで反応温度１４００℃とした。精製ガス化溶融ガス６０からのＨ2分離装置６１には実施例1と同様にＰＳＡ法を用い、Ｈ2分離後ガス６２からのＣＯ分離装置６４には実施例1と同様にＰＳＡ法を用いた。
【００５４】
ガス化溶融炉５２〜５４の安定燃焼確保のためにまず可燃性廃棄物４４を反応温度６００℃の部分燃焼方式の流動床式熱分解炉４７に導入して燃焼しやすい可燃性ガス成分を多く含んだ熱分解生成物５０に変換し、不燃物５１を取り除いた後、熱分解生成物５０をガス化溶融炉５２〜５４に導入して酸素との部分燃焼反応および水蒸気との改質反応を起こさせ、Ｈ2、ＣＯを主成分とするガス化溶融ガス５６を生成すると共に、灰分を溶融スラグ５７に変換した。ガス化溶融ガス５６は実施例１と同様に排熱回収ボイラ５８で冷却後、バグフィルターおよび湿式スプレー塔５９でガス精製してＨ2濃度約２７ｖｏｌ％、ＣＯ濃度約３０ｖｏｌ％の精製ガス化溶融ガス６０を約７０００Ｎｍ3／ｈｒ得た。精製ガス化溶融ガスはＨ2分離装置６１に送り、Ｈ2回収効率７０％で純度９９％のＨ2ガス６３約１３００Ｎｍ3／ｈｒと水素分離後ガス化溶融ガス６２約５７００Ｎｍ3／ｈｒを得た。水素分離後ガス化溶融ガス６２をＣＯ分離装置６４に導入してＣＯ回収効率９０％で処理し、純度９８％のＣＯガス６６約１９００Ｎｍ3／ｈｒが得られた。比較例ではＨ2分離装置処理ガス量（精製ガス化溶融ガス量）が実施例１のＨ2分離装置処理ガス量（精製改質ガス量）に比べて１．３倍に増え、ＣＯ分離装置処理ガス量（水素分離後ガス化溶融ガス量）が実施例１のＣＯ分離装置処理ガス量（精製後チャーガス化ガス）に比べて１．７倍に増え、設備が大型化した。また、全廃棄物を１４００℃のガス化溶融炉で処理したため冷ガス効率が低下してＨ2生成量が減少した。
（比較例３）
比較例３として図７に示すような特許文献４の方法に基づく既存の廃棄物ガス変換法を用い、実施例1と同じ低位発熱量約３４ＭＪ／ｋｇの廃タイヤ５０ｔ／日、低位発熱量約１７ＭＪ／ｋｇの塩ビ系廃プラ４０ｔ／日、低位発熱量約３４ＭＪ／ｋｇの一般廃プラ１０ｔ／日から成る可燃性廃棄物４４を同時に処理してＨ2ガスおよびＣＯガスを製造した例を示す。各炉の運転温度は実施例１と同様に乾留炉６９が６００℃、ガス改質装置７１が１１００℃、チャー溶融ガス化装置８３が１４００℃とした。ガス改質装置７１の酸素含有ガスとしては空気を用い、チャー溶融ガス化装置８３の酸素含有ガス８４には純酸素を用い、また冷却後改質ガス７５中に含まれるＨ2量は１７００Ｎｍ3／ｈｒであり、実施例１に比べ改質ガス中のＨ2量が減少した。
(実施例２)
図５のプロセス及び設備の例に示した本発明を用い、低位発熱量約３４ＭＪ／ｋｇの廃タイヤ５０ｔ／日、低位発熱量約１７ＭＪ／ｋｇの塩ビ系廃プラ４０ｔ／日、低位発熱量約３４ＭＪ／ｋｇの一般廃プラ１０ｔ／日から成る可燃性廃棄物を同時に処理してＨ2ガスおよびＣＯガスを製造した例を示す。
【００５５】
乾留炉３には外熱式ロータリーキルンを用い、改質炉６の酸素含有ガス及び水蒸気７の酸素含有ガスとしては純酸素を用い、チャーガス化炉２４の酸素含有ガス２５には純酸素を用い、改質ガスおよびチャーガス化ガスの冷却装置９、２８には排熱回収排熱回収ボイラを用い、改質ガスおよびチャーガス化ガスのガス精製装置１０、２９にはダスト除去のためのバグフィルターおよび塩化水素除去と硫化水素除去のための湿式スプレー塔を用い、精製改質ガス１１からのＨ2分離装置１３にはＰＳＡ法による装置を用い、精製後チャーガス化ガス３０および精製改質ガス１１から水素を分離した後に残った水素分離後改質ガス１５からのＣＯ2分離装置35には化学吸収法による装置を用い、ＣＯ2分離後ガス４３からのＣＯ分離装置３２には深冷分離法による装置を用いた。各炉の運転温度は乾留炉６００℃、改質炉１１００℃、チャーガス化炉１４００℃とし、改質炉の水蒸気量は乾留ガス中炭素量に対してＨ2Ｏ／Ｃモル比１．１に設定した。
【００５６】
まず可燃性廃棄物中の水素分と炭素分の分離を目的として可燃性廃棄物１を乾留炉３で処理し、乾留ガス４約２．４ｔ／ｈｒと乾留チャー５約１．７ｔ／ｈｒを得た。乾留ガスは改質炉に導入して酸素および水蒸気と反応させて改質し、改質ガス８を冷却および精製してＨ2濃度約５４ｖｏｌ％の精製改質ガス１１約５３００Ｎｍ3／ｈｒを得た。精製改質ガスはＨ2分離装置１３に送られ、Ｈ2回収効率７０％で純度９９％のＨ2ガス１４約２０００Ｎｍ3／ｈｒと水素分離後改質ガス１５約３３００Ｎｍ3／ｈｒを得た。一方、炭素分が移行した乾留チャー５は不燃物分離装置１６を用いてワイヤー鉄を主とする金属類１７約０．２５ｔ／ｈｒを分離後、振動篩式の分級装置１９およびボールミル式破砕装置２１で粒度１０ｍｍ以下に整粒し、噴流床式のチャーガス化炉２４に約１．４５ｔ／ｈｒ吹込んでチャーガス化炉内で酸素と反応させてガス化した。チャーガス化ガス２６は冷却および精製してＣＯ濃度７０ｖｏｌ％の精製後チャーガス化ガス３０約３４００Ｎｍ3／ｈｒを得た。精製後チャーガス化ガス３０は前述の改質ガスから水素分離後改質ガス１５と共に処理ガス量約６７００Ｎｍ3／ｈｒでＣＯ2分離装置３５に送ってＣＯ2回収効率９０％で処理し、純度９９％のＣＯ2 ガス３６約５００Ｎｍ3／ｈｒを分離した後、ＣＯ2分離後ガス４３をＣＯ分離装置３２で処理ガス量６２００Ｎｍ3／ｈｒ、ＣＯ回収効率９０％で処理し純度９９．５％のＣＯガス３３約３７００Ｎｍ3／ｈｒが得られた。尚、ＣＯ2分離装置３５で回収したＣＯ2 ３６をＣＯ2供給装置３８を用いて乾留チャー搬送ガス３９、チャーガス化炉のパージガス４０、ガス精製装置の逆洗ガス４１−ａ、４１−ｂに用いたためチャーガス化ガス中Ｎ2濃度は０．５ｖｏｌ％以下と微量であり、深冷分離法を用いて高い回収効率でＣＯを製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る第１のプロセス及び設備の例を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る第２のプロセス及び設備の例を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る第３のプロセス及び設備の例を示すブロック図である。
【図４】本発明に係る第４のプロセス及び設備の例を示すブロック図である。
【図５】本発明に係る第５のプロセス及び設備の例を示すブロック図である。
【図６】比較例２に係るプロセス及び設備の例を示すブロック図である。
【図７】比較例３に係るプロセス及び設備の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００５８】
1    可燃性廃棄物
2    廃棄物供給装置
3    乾留炉
4    乾留ガス
5    乾留チャー
6    改質炉
7    酸素含有ガスおよび水蒸気
8    改質ガス
9    改質ガス冷却装置
10    改質ガス精製装置
11    精製改質ガス
12    改質ガス吸引ブロアー
13    Ｈ2分離装置
14    Ｈ2ガス
15    水素分離後改質ガス
16    不燃物分離装置
17    不燃物
18    不燃物除去後チャー
19    チャー分級装置
20    塊状チャー
21    チャー破砕装置
22    貯留ホッパー
23    チャー切出し装置
24    チャーガス化炉
25    酸素含有ガス
26    チャーガス化ガス
27    溶融スラグ
28    チャーガス化ガス冷却装置
29    チャーガス化ガス精製装置
30    精製チャーガス化ガス
31    チャーガス化ガス吸引ブロアー
32    ＣＯ分離装置
33    ＣＯガス
34    ＣＯ分離後ガス
35    ＣＯ2分離装置
36    ＣＯ2ガス
37    ＣＯ2分離後ガス
38    ＣＯ2供給装置
39    チャー搬送ガス（ＣＯ2）
40    チャーガス化炉パージガス（ＣＯ2）
41-a    チャーガス化ガス精製工程パージガス（ＣＯ2）
41-b    改質ガス精製工程パージガス（ＣＯ2）
42    ＣＯ2分離後ガス
43    ＣＯ2分離後ガス
44    可燃性廃棄物
45    廃棄物貯留ホッパー
46    廃棄物切出し装置
47    流動床式熱分解炉
48    流動化ガス
49    流動化ガス供給装置
50    熱分解生成物
51    不燃物
52    一次燃焼室
53    ニ次燃焼室
54    スラグ分離室
55    酸素および水蒸気
56    ガス化溶融ガス
57    溶融スラグ
58    排熱回収ボイラ
59    バグフィルターおよび湿式スプレー塔
60    精製ガス化溶融ガス
61    Ｈ2分離装置
62    水素分離後ガス化溶融ガス
63    Ｈ2ガス
64    ＣＯ分離装置
65    ＣＯ分離後ガス
66    ＣＯガス
67    可燃性廃棄物
68    前処理装置
69    乾留炉
70    乾留ガス
71    ガス改質装置
72    空気
73    改質ガス
74    改質ガス冷却装置
75    冷却後改質ガス
76    ガス精製装置
77    精製ガス
78    精製ガス吸引ブロアー
79    ガスホルダー
80    乾留チャー
81    冷却・粉砕・分級装置
82    冷却・粉砕・分級後乾留チャー
83    チャー溶融ガス化装置
84    酸素含有ガス
85    溶融スラグ
86    チャーガス化ガス
87    チャーガス化ガス冷却装置
88    冷却後チャーガス化ガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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