(57)【要約】      （修正有）【課題】被熱分解処理物を熱分解処理して発生する熱分解ガスを、均一になるように混合し、効率よく一酸化炭素と水素を含む合成ガスに改質する流動床式熱分解ガス改質炉を提供する。【解決手段】被熱分解処理物Ｍを熱分解して熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３を発生する流動床６をガスの流れ方向上流側に有し、熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３を一酸化炭素と水素を含む合成ガスＧ５に改質する改質部Ｙを流動床６よりガスの流れ方向下流側に有する熱分解ガス改質炉本体２とを備えた流動床式熱分解ガス改質炉１であって、流動床６と改質部Ｙとの間に前記発生した熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３を撹拌する熱分解ガス撹拌部Ｘを設け、流動床６より発生する組成の異なる熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３を撹拌部Ｘにて均一に混合し、改質部Ｙへ送るようにする。【選択図】図１
2013209574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被熱分解処理物を熱分解して熱分解ガスを発生する流動床と、
前記熱分解ガスを一酸化炭素と水素を含む合成ガスに改質する改質部と、
前記流動床をガスの流れ方向上流側に有し、前記改質部を前記流動床よりガスの流れ方向下流側有する熱分解ガス改質炉本体と、を備えた流動床式熱分解ガス改質炉であって、
前記流動床と前記改質部との間に前記発生した熱分解ガスを撹拌する熱分解ガス撹拌部を設けたことを特徴とする流動床式熱分解ガス改質炉。
【請求項２】
請求項１に記載された流動床式ガス改質炉において、
前記熱分解ガス撹拌部は、熱分解ガスが流れる流路径を狭める絞り部で構成されていることを特徴とする流動床式熱分解ガス改質炉。
【請求項３】
請求項２に記載された流動床式熱分解ガス改質炉において、
前記絞り部はガスの流れ方向下流側に向かって最小径部から拡がる形状であることを特徴とする流動床式熱分解ガス改質炉。
【請求項４】
請求項３に記載された流動床式熱分解ガス改質炉において、
前記拡がる形状は、テーパ形状であることを特徴とする流動床式熱分解ガス改質炉。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれか１項に記載された流動床式熱分解ガス改質炉において、
前記絞り部のガスの流れ方向上流側の面が該面と前記熱分解ガス改質炉本体とが交差してなす角度の範囲が、ガスの流れ方向上流側に向かって９０〜１５０°となるような状態で設けられていることを特徴とする流動床式熱分解ガス改質炉。
【請求項６】
請求項３から請求項５のいずれか１項に記載された流動床式熱分解ガス改質炉において、
前記絞り部は前記最小径部を通るガスの流れ方向と直行する面に対して熱分解ガスの流れ方向上流側と下流側とで非対称の形状であることを特徴とする流動床式熱分解ガス改質炉。
【請求項７】
請求項２から６のいずれか１項に記載された流動床式熱分解ガス改質炉において、
前記絞り部の前記熱分解ガスの流れ方向に径が同じである同径流路の流路長は、前記改質炉の径以下であることを特徴とする流動床式熱分解ガス改質炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被熱分解処理物を熱分解処理して発生する熱分解ガスを改質するための流動床式熱分解ガス改質炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
有機性廃棄物等の固体燃料をガス化炉で熱分解処理し、発生する熱分解ガスから炉内において一酸化炭素を生成させ、この一酸化炭素を収集し原料として、例えばメタノールやエタノール等のアルコール類を合成する技術が知られている。
【０００３】
ここで、ガス化炉の一態様である流動床式ガス化炉では、有機性廃棄物等の固体燃料（以下「被熱分解処理物」という）を流動媒体を有する流動床に流動化ガスや反応剤ガスを供給しながら熱分解処理し、熱分解処理によって発生した熱分解ガスを、一般にフリーボードと呼ばれる炉内の改質部において改質して一酸化炭素等の改質ガスを生成させるようにしている。
【０００４】
改質部（以下「フリーボード」という場合がある）では、以下のような式１の水性ガス化反応、炭化水素の分解クラッキング反応および式２の炭化水素の改質反応が起きて一酸化炭素を含む合成ガス（一酸化炭素と水素を主成分とするガス）が生成している。  
Ｃ＋Ｈ２０→ＣＯ＋Ｈ２      式１  
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２      式２  
したがって、アルコール類を合成するための原料である一酸化炭素を効率よく生成させるためには、これら一連の反応を効率よく進行させる必要がある。そのためには改質部の温度を流動床以上の温度（約８００℃以上）にして、発生した熱分解ガスを改質部で１〜５秒間滞留させて反応させることが好ましい。以後、水性ガス化反応、炭化水素の分解クラッキング反応および炭化水素の改質反応、これら一連の反応を「熱分解ガス等のガス化反応」と称する。
【０００５】
また、被熱分解処理物には多様な種類の物質が含まれているため、発生する熱分解ガスの組成も流動床の場所によって異なることがある。このような場合、熱分解処理によって流動床から生じる組成が異なった熱分解ガスがフリーボードで改質されると、生成する一酸化炭素の量にバラツキが生じて、一酸化炭素を効率よく生成できないという状況が生じる。  
そのため、それぞれ組成が異なった熱分解ガスを均一なガスにしてフリーボードで改質させるために、組成が異なる熱分解ガス同士を撹拌して均一な状態にしてからフリーボードへ供給する必要がある。
【０００６】
特許文献１には、実際に要求されるガス化炉の生成ガスの産出量を調整することができるように、石炭層（流動床に相当する部分）の部分にのど部を設け、垂直可動な絞り弁錘体をのど部に作用させることによりガス体積流量を調整することができるような構造になっている。
【０００７】
しかし、石炭層（流動床に相当する部分）の部分にのど部を設ける構造では、固体燃料に含まれている物質の種類が複数ある場合に、固体燃料を石炭層で熱分解した際に発生する熱分解ガスの組成は、熱分解ガスが発生する石炭層の場所によって異なるため、そのまま熱分解ガスが下流側（ガス化炉上部）に流れた際には、組成が不均一なままの熱分解ガスが改質されることになり、一酸化炭素を得る上では効率が悪いという欠点が生じる。  
また、固体燃料を石炭層で熱分解した際に発生する熱分解ガスと一緒に石炭層の石炭粒子も下流側（ガス化炉上部）に供給されることになり、熱分解ガス以外の不純物が混ざってしまい効率のよい熱分解ガス等のガス化反応をおこなわせることができないという欠点も有している。
【０００８】
また、特許文献２には流動床からガスの流れ方向下流側に絞り部が設けられた流動床燃焼炉が開示されているが、特許文献２に記載の発明は、一酸化炭素等の未燃ガスを完全に燃焼させるためのものであり、すなわち二酸化炭素にするためのものである。従って、流動床より発生した熱分解ガスを上述した熱分解ガス等のガス化反応をさせて、一酸化炭素を含む合成ガスを得るように構成されたものでない。つまり、熱分解ガスを燃焼するための流動床式熱分解ガス燃焼炉であって、熱分解ガスを改質する流動床式熱分解ガス改質炉ではない。よって、熱分解ガス等のガス化反応を行うことについては全く考慮されていないものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００６−５０４８２０号公報
【特許文献２】特公平６−１２１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、その目的は、被熱分解処理物を熱分解処理して発生する熱分解ガスを、均一になるように混合し、効率よく一酸化炭素と水素を含む合成ガスに改質する流動床式熱分解ガス改質炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために本発明の第１の態様である流動床式熱分解ガス改質炉は、被熱分解処理物を熱分解して熱分解ガスを発生する流動床と、前記熱分解ガスを一酸化炭素と水素を含む合成ガスに改質する改質部と、前記流動床をガスの流れ方向上流側に有し、前記改質部を前記流動床よりガスの流れ方向下流側有する熱分解ガス改質炉本体と、を備えた流動床式熱分解ガス改質炉であって、前記流動床と前記改質部との間に前記発生した熱分解ガスを撹拌する熱分解ガス撹拌部を設けたことを特徴とするものである。
【００１２】
被熱分解処理物には多様な種類の物質が含まれているため、発生する熱分解ガスの組成も流動床の場所によって異なることがある。  
本態様によれば、流動床より組成が異なった熱分解ガスが発生しても、熱分解ガス撹拌部によって組成の異なった熱分解ガス同士が撹拌されることにより混合され、均一なガスとなって改質部に到達することにより、改質部での熱分解ガス等のガス化反応も効率よく進み、一酸化炭素と水素を含む合成ガスをより多く生成させることができる。
【００１３】
本発明の第２の態様である流動床式熱分解ガス改質炉は、第１の態様の流動床式ガス改質炉において、前記熱分解ガス撹拌部は、熱分解ガスが流れる流路径を狭める絞り部で構成されていることを特徴とするものである。
【００１４】
本態様によれば、流動床よりガスの流れ方向の下流側に絞り部を設けることにより、流動床の異なる場所から発生する組成の違う熱分解ガスを、絞り部で流れ方向を変え絞り込むことによって混合し、均一な混合ガスとして下流側の改質部に送ることができる。
【００１５】
本発明の第３の態様である流動床式熱分解ガス改質炉は、第２の態様の流動床式熱分解ガス改質炉において、前記絞り部はガスの流れ方向下流側に向かって最小径部から拡がる形状であることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第４の態様である流動床式熱分解ガス改質炉は、第３の態様の流動床式熱分解ガス改質炉において、前記拡がる形状は、テーパ形状であることを特徴とするものである。
【００１７】
熱分解ガス等のガス化反応を進めて、効率よく合成ガスを得るためには、改質部において９００℃以上の状態で１〜５秒間程度熱分解ガスを滞留させるのが好ましい。  
第３または第４の態様によれば、絞り部はガスの流れ方向下流側に向かって最小径部から拡がる形状またはテーパ形状を有しているので、絞り部の最小径部において流動床より発生した組成の違う熱分解ガス同士が混合され、その後下流側にゆっくりと拡がりながら移動することができる。これにより、改質部で滞留する時間を充分取ることが可能となる。その結果、効率よく一酸化炭素を含む合成ガスを得ることができる。
【００１８】
本発明の第５の態様である流動床式熱分解ガス改質炉は、第２の態様から第４の態様のいずれか１つの流動床式熱分解ガス改質炉において、前記絞り部のガスの流れ方向上流側の面が該面と前記熱分解ガス改質炉本体とが交差してなす角度の範囲が、ガスの流れ方向上流側に向かって９０〜１５０°となるような状態で設けられていることを特徴とするものである。
【００１９】
流動床中の被熱分解処理物が、流動媒体を流動化させるための流動化ガスや被処理物と流動媒体を反応させるための反応剤を流動床中に吹き込む際に、ガスの流れ方向下流側に向かって吹き上げられる場合がある。この場合流動床より比重が軽い被処理物は吹き上げられたまま熱分解ガスと一緒に下流側へ移動する場合がある。この場合、被熱分解処理物と流動媒体との接触時間が短く、被処理物の昇温が非効率になる。
【００２０】
本態様によれば、絞り部のガスの流れ方向上流側の面が、該面と前記熱分解ガス改質炉本体とが交差してなす角度の範囲が、ガスの流れ方向上流側に向かって９０〜１５０°となるような状態で設けられているので、吹き上げられた被熱分解処理物が、絞り部のガスの流れ方向上流側の面にぶつかって流動床に戻るので、熱分解ガスと一緒に下流側へ移動することを防止することができる。
【００２１】
本発明の第６の態様である流動床式熱分解ガス改質炉は、第３の態様から第５の態様のいずれか１つの流動床式熱分解ガス改質炉において、前記絞り部は前記最小径部を通るガスの流れ方向と直行する面に対して熱分解ガスの流れ方向上流側と下流側とで非対称の形状であることを特徴とするものである。
【００２２】
本態様によれば、絞り部の最小径部で混合され均一化された混合ガスは、下流側にゆっくりと拡がりながら移動し改質部で滞留する時間を充分取ることが可能となる一方、絞り部の最小径部上流側では、下流側と非対称の形状となっており、流動床より発生する組成のそれぞれ異なる熱分解ガスの流れる方向が変化し、熱分解ガスが絞り部の最小径部に集まるようになるので、撹拌効果がより向上する。
【００２３】
本発明の第７の態様である流動床式熱分解ガス改質炉は、第２の態様から第６の態様のいずれか１つの流動床式熱分解ガス改質炉において、前記絞り部の前記熱分解ガスの流れ方向に径が同じである同径流路の流路長は、前記改質炉の径以下であることを特徴とするものである。
【００２４】
本態様によれば、熱分解ガスが流れる流路長が改質炉の径以下となるように形成されているので、熱分解ガスが上流側から下流側へ流れる際の圧力損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る熱分解ガス改質炉の一態様の縦断面図である。
【図２】図１の絞り部Ｘ付近の拡大図である。
【図３】本発明に係る熱分解ガス改質炉における絞り部Ｘの形状の実施形態である。
【図４】本発明に係る熱分解ガス改質炉における絞り部Ｘの形状の実施形態である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る流動床式熱分解ガス改質炉の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００２７】
図１には本発明に係る実施形態の一例である縦型流動床式熱分解ガス改質炉の縦断面図が示されている。  
本態様の流動床式熱分解ガス改質炉１の熱分解ガス改質炉本体（以下「改質炉本体」という）２は、被熱分解処理物Ｍを改質炉本体２の側面に設けられた被熱分解処理物供給装置３より流動媒体Ｓを有する流動床６に投入し、熱分解して発生する組成の異なる熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３を、撹拌部（絞り部）Ｘで混合して均一な混合ガスＧ４とし、熱分解ガス等のガス化反応が行われる改質部（フリーボード）Ｙに送り合成ガスＧ５を生成させ、排出口８より合成ガスＧ５を収集するように構成されている。なお、流動媒体Ｓは改質炉本体２の側面に設けられた流動媒体供給装置４より供給される。
【００２８】
また、本態様では、被熱分解処理物供給装置３は撹拌部（絞り部）Ｘより上側に設けられているが、設ける位置は特に限定されず被熱分解処理物Ｍが流動床６に投入できるような構成であればよい、よって、例えば撹拌部（絞り部）Ｘより下側に設ける態様としても良い。
【００２９】
本発明で使用される被熱分解処理物Ｍは、いわゆる産業廃棄物や有機性廃棄物と言われる物である。産業廃棄物としてはプラスチック等が挙げられる。また有機性廃棄物としてはバイオマス、例えば、製材所の残材、間伐材（杉、松、檜、ラワン、ブナ、ゴム、イチジク等）、街路樹剪定材、建築廃材、廃電柱、バーク、ダム流木等の木質系バイオマス、稲わら、麦わら、籾殻、竹、笹、パーム椰子空果房、パーム椰子の幹、バガス等サトウキビ由来の廃材等の草本系バイオマス、更に家庭内ゴミ等が挙げられる。
【００３０】
本態様の流動床式熱分解ガス改質炉１は流動床式の縦型円筒形の改質炉であり。改質炉本体２内を低酸素状態にして被熱分解処理物Ｍを、改質炉本体２の下方に設けられた流動媒体Ｓで形成される流動床６にて約５５０〜８００℃で熱分解させて、発生する熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３を撹拌部（絞り部）Ｘで均一になるように混合させ混合ガスＧ４とし、改質部Ｙにおいて８００〜１２００℃で熱分解ガス等のガス化反応をさせて合成ガスＧ５を生成させるように構成されている。流動床６における熱分解は、流動化ガス（または反応剤ガス）５’を供給手段５より流動床６に吹き込み流動媒体Ｓを流動化させ、そこへ被熱分解処理物Ｍを投入して熱分解するように構成されている。熱分解後の被熱分解処理物Ｍおよび流動媒体Ｓから成る残渣７は、流動床６の下方から該ガス化炉外へ排出される。
【００３１】
ここで、流動媒体Ｓとしては、珪砂、アルミナ、スチールショット、ゼオライト等の流動媒体の使用が可能である。これらは、被熱分解処理物Ｍの種類によって適宜選択し使い分けることが可能である。  
なお、改質部Ｙは８００℃以上で熱分解ガス等のガス化反応をさせることとなるので、改質炉Ｙの部分に昇温バーナー供給口や改質炉Ｙの周囲にヒーターを設ける構造としてもよい。
【００３２】
次に本発明の特徴である撹拌部（絞り部）Ｘについて説明する。  
図１に示したように、流動床６からは場所によって組成の異なる熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３が発生する。組成の異なる熱分解ガスが発生する理由は、被熱分解処理物に含まれる物質は複数あり、すなわち多種類の物質が混在している状態であり、いろいろな物質が熱分解されるためである。
【００３３】
よって、従来の流動床式ガス化炉のように、ガス化炉本体が直管形状の様なものである場合には、組成の異なる熱分解ガスがそのまま改質部に到達し、組成が異なるがゆえに、生成するガス自体にもばらつきが生じ、熱分解ガス等のガス化反応によって合成ガス（一酸化炭素と水素が主成分の混合ガス）を得るには効率が悪い状況にあった。
【００３４】
本発明では、流動床６と改質部（フリーボード）Ｙとの間に、流動床６から発生した組成の異なる熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３を撹拌して均一な混合ガスＧ４とするための、撹拌部の一形態である絞り部Ｘを設けてある。そのため、絞り部で均一な合成ガスＧ４となった熱分解ガスは、効率よく改質部Ｙで熱分解ガス等のガス化反応により合成ガスに変換される。
【００３５】
図２には、図１の絞り部（撹拌部）Ｘ付近の拡大図が示されている。
【００３６】
絞り部Ｘは、熱分解ガスの流れ方向に高さＨを有し、流動床６より発生する組成の異なる熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３の流路径（本実施態様の場合は改質炉本体の内径Ｄ１）を狭める絞り径Ｄ２（最小径部）を有している。また、絞り部に対して熱分解ガスの流れ方向上流側（流動床６側）には面Ｘ１が改質炉本体２の側面と角度Ａをなすように形成され、一方、絞り部Ｘに対してガスの流れ方向下流側（改質部Ｙ側）には、最小径部から熱分解ガスの流れ方向下流側に向かってテーパ形状に広がっている面Ｘ２が改質炉本体２の側面と角度Ｂをなすように形成されている。さらに、絞り径Ｄ２で構成される最小径部には、熱分解ガスの流れ方向に径が同じである同径流路である流路長Ｌを有する熱分解ガスの流路が形成されている。なお、本願明細書中では、「流路長」を「絞り長」という場合がある。
【００３７】
面Ｘ１は、流動床６より発生した組成の異なる熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３の流れを遮ることにより、熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３の流れる方向を急速に変えて最小径部（絞り径Ｄ２）での熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３の混合の効率を高める機能を果たしている。
【００３８】
従来の流動床式ガス化炉では、被熱分解処理物Ｍの比重が流動媒体Ｓの比重より軽い場合は、被熱分解処理物Ｍが流動床６から舞い上がることがあり、そのまま熱分解ガスと一緒に改質部Ｙへ送られることがある。このため被熱分解処理物と流動媒体との接触時間が短く、被処理物の昇温が非効率になるという欠点があった。
【００３９】
本態様では、面Ｘ１によって被熱分解処理物Ｍが流動床から舞い上がっても面Ｘ１にぶつかって、再び流動床６に戻るので、熱分解ガスと一緒に改質部６へ送られることを極力抑えることができ、水性ガス化反応（式１）や炭化水素の改質反応（式２）の反応効率を向上させることができる。  
さらに、被熱分解処理物Ｍが面Ｘ１にぶつかって、再び流動床６に戻ることから、流動床６での被熱分解処理物Ｍの撹拌作用も兼ねている。  
なお、上述した効果は被熱分解処理物Ｍだけでなく、流動媒体Ｓが舞い上がった場合であっても同様のことがいえる。
【００４０】
一方、面Ｘ２は、絞り部Ｘの最小径部から熱分解ガスの流れ方向下流側（改質部側Ｙ）に向かってテーパ形状に広がっている。改質部Ｙおける熱分解ガス等のガス化反応を効率よく行うためには、均一に混合された混合ガスＧ４を改質部Ｙに１〜５秒間滞留させるのが好ましい。したがって、均一な混合ガスＧ４はある程度ゆっくりと上昇させるのがよい。本態様のように、絞り部Ｘの最小径部（最小径Ｄ２）から熱分解ガスの流れ方向下流側（改質部側Ｙ）に向かってテーパ形状に広がっていることにより、熱分解ガスＧ１、Ｇ２、Ｇ３は均一に混合された後、均一な混合ガスＧ４となって改質炉本体２内を拡がりながら改質部Ｙに向かってゆっくり上昇することが可能となる。
【００４１】
上述した、絞り部Ｘの効果を得る態様としては、角度Ａは４５°〜１５０°が好ましく、より好ましくは９０°〜１５０°がよい。また、角度Ｂは５°〜９０°が好ましく、より好ましくは５°〜４５°がよい。  
また流路長（絞り長）Ｌの長さは、熱分解ガスが適切に流れるような圧力を確保するため、圧力損失をできるだけ抑える観点から、改質部の内径Ｄ１（本実施形態では改質炉本体の内径と同じ）以下とするのが好ましい。なお流路長（絞り長）Ｌを設けない構成（図３）としても本発明の効果は得ることができる。
【００４２】
図３、図４を参照しながら絞り部Ｘの形状の実施形態を説明する。  
図３は絞り部Ｘの最小径部（絞り径Ｄ２）に流路（流路長Ｌ）を設けない絞り部Ｘの構成であり、図４は絞り部Ｘの最小径部（絞り径Ｄ２）に流路（流路長Ｌ）を設けた絞り部Ｘの構成である。本発明は図３、図４の形状に限定されるものではなく、本発明の効果が得られる範囲であれば、適宜設計変更は可能である。
【００４３】
図３（Ａ）〜（Ｄ）は、角度Ａが９０°であり、面Ｘ２が絞り部Ｘの最小径部（絞り径Ｄ２）から熱分解ガスの流れ方向下流側に向かってテーパ形状に拡がっている態様である。なお、図３（Ｄ）はテーパ形状を二段階に設けて熱分解ガスの流れ方向下流側に向かって広げた態様である。
【００４４】
この態様では、面Ｘ１が流動床から発生する熱分解ガスの流れる方向に対して、垂直に改質炉本体２の側面から張り出しているために、面Ｘ１に熱分解ガスがあたると熱分解ガスの流れる方向が急激に変化しながら、絞り部Ｘの最小径部に向かうので、組成の異なる熱分解ガスの撹拌作用がより高められることとなり、均一な混合ガスを下流側に送ることが可能になる。また、被熱分解処理物Ｍが流動床から舞い上がったとしても、面Ｘ１が被熱分解処理物Ｍの行き場を塞いでいるような状態になるので、被熱分解処理物Ｍの上昇を防ぎ、確実に流動床６へ戻すことができる。
【００４５】
さらに、面Ｘ２が絞り部Ｘの最小径部（絞り径Ｄ２）から熱分解ガスの流れ方向下流側に向かってテーパ形状に拡がっているため、均一な混合ガスが下流側にゆっくりと送られるので、改質部Ｙでの熱分解ガス等のガス化反応の効率を上げるための、均一な混合ガスＧ４の滞留時間をしっかりと取ることが可能となる。  
なお、本願明細書においては、「テーパ形状」とは、面Ｘ１、面Ｘ２が直線で形成されるものだけでなく、例えば、図３（Ｂ）のように面Ｘ２が下に凸の曲線や図３（Ｃ）のように面Ｘ２が上に凸の曲線で形成されるものも含むこととする。
【００４６】
図３（Ｅ）は、絞り部Ｘが、絞り部Ｘの最小径部（最小径Ｄ２）を通るガスの流れ方向と直行する面Ｚ（熱分解改質炉本体２に対する横断面）に対して熱分解ガスの流れ方向上流側と下流側とで非対称の形状となる態様であり、この場合も図３の（Ａ）〜（Ｄ）の態様と同様の効果が得られる。
【００４７】
図４（Ａ）〜（Ｄ）は、絞り部Ｘの最小径部（最小径Ｄ２）に熱分解ガスが流れる流路（流路長Ｌ）を設けた態様である。効果としては、図３の各実施態様と同様の効果が得られる。また、流路長（絞り長）を有する分、撹拌作用が高められる。なお、図４（Ｄ）は図２と同様の形状である。  
絞り長Ｌの長さは、改質炉本体２の内径Ｄ２以下となるように形成されるのが好ましい。
【００４８】
このように形成されることで、熱分解ガスが上流側から下流側へ向かって流路を流れる際に圧力損失を低減することができる。
【００４９】
図４（Ａ）および（Ｄ）の実施態様は、図３の（Ａ）及び（Ｅ）の実施態様の絞り部Ｘの最小径部（最小径Ｄ２）に流路である絞り長Ｌを設けた場合に対応する態様であり、効果としては図３の（Ａ）及び（Ｅ）と同様の効果を得ることができる。  
図４（Ｂ）は、熱分解ガス撹拌部を絞り径Ｄ２を有する絞り部で構成した態様であり、図４（Ｃ）は、角度Ａがガスの流れ方向上流側（流動床６側）に向かって９０°以上あり、面Ｘ１の先端が流動床側に向かって形成されている態様である。面Ｘ１が流動床側に向かって形成されていることから、被熱分解処理物Ｍが舞い上がって面Ｘ１に衝突しても確実に流動床６側へ戻されるという効果が得られる。
【００５０】
[実験例１]  
絞り部Ｘが図３（Ａ）の形状を有する、流動床式熱分解ガス改質炉において試験を行った。  
具体的には、絞り部Ｘは、絞り部Ｘの最小径部の直径（絞り径）Ｄ２＝３０ｍｍ、絞り部Ｘの高さＨ＝９０ｍｍ、絞り長Ｌ＝０、面Ｘ１と改質炉本体２の側面のなす角度Ａ＝９０°、面Ｘ２と改質炉本体２の側面のなす角度Ｂ＝２０°の形状を有するものを使用した。なお、改質部の直径（実験例１では改質炉本体の内径に等しい）Ｄ１＝８４．９ｍｍである。  
【００５１】
また、被熱分解処理物Ｍである木材チップを０．６ｋｇ／ｈにて、流動媒体Ｓが珪砂で構成される流動床６に投入し、６５０℃にて流動床で熱分解を行い、改質部Ｙでは９００℃で熱分解ガス等のガス化反応を行った。  
その際、流動床６から発生する熱分解ガスの流れ速度（ｃｍ／ｓeｃ）を変化させて、絞り部の絞り径Ｄ２＝３０ｍｍと改質部の直径Ｄ１＝８４．９ｍｍのレイノルズ数（Ｒｅ数）をそれぞれ計算し、その比（「絞り径のレイノルズ数／改質部の直径のレイノルズ数」）を算出した。  
そして、排出口（改質炉本体の出口）の一酸化炭素の量を測定し、木材チップ含まれていた炭素（Ｃ）（あらかじめ測定しておいたもの）がどの程度の割合で一酸化炭素（ＣＯ）に変換されたかという一酸化炭素変換率（ｍｏｌ／％）を求めた。
【００５２】
比較例としては、絞り部を有しない流動床式の直管形状を有する縦型円筒形の改質炉を用いた。絞り部が無いため、「絞り径のレイノルズ数／改質部の直径のレイノルズ数＝１」である。  
表１に結果を示す。  
なお、レイノルズ数（Ｒｅ数）は以下の計算式によって求められる。  
Ｒｅ数＝Ｕ×Ｄ／（μ／ρ）  
Ｕ：流れ速度（ｃｍ／ｓeｃ）  
Ｄ：管径（ｍ）  
ρ：流体の密度（ｋｇ／ｍ３）  
μ：流体の粘度（Ｐａ・ｓ）  
【００５３】
【表１】
2013209574.tif 000003
【００５４】
表１より、「絞り径のレイノルズ数／改質部の直径のレイノルズ数」比が２以上で、一酸化炭素変換率が比較例、実施例１、２よりも飛躍的に上昇している。  
したがって、「絞り径のレイノルズ数／改質部の直径のレイノルズ数」比が２以上であれば、実験例１の絞り部の形状の効果が得られることがわかる。  
しかし、「絞り径のレイノルズ数／改質部の直径のレイノルズ数」比を上げれば、上げるほど絞り径Ｄ２の部分の絞り作用により改質炉本体（反応管部）の圧力損失が増え、その一方、流動床熱分解ガス改質炉の設計上、反応管部のガスの圧力損失面で支障を生じる。すなわち、「絞り径のレイノルズ数／改質部の直径のレイノルズ数」比の上限として、一般的な流動床式ごみ焼却炉やガス化流動炉の反応器部の許容圧力損失の上限が１０ＫＰａ程度であることを考慮すると、絞り径Ｄ２の部分のガスの圧力損失のみで１０ＫＰａに至ってしまう「絞り径のレイノルズ数／改質部の直径のレイノルズ数」比の範囲内にとどめることが必要である。
【００５５】
絞り径Ｄ２の部分以外は[実験例１]の絞り部の形状と同様にして、絞り径Ｄ２のみをより絞り（Ｄ２を小さくし）、ガスの圧力損失が１０ＫＰａに至る絞り径Ｄ２の時の「絞り径のレイノルズ数／改質部の直径のレイノルズ数」比を計算で求めると、８０程度となった。よって、[実験例１]の絞り部の形状の効果を得かつ圧力損失の面から、「絞り径のレイノルズ数／改質部の直径のレイノルズ数」比の範囲は、２以上から８０以下が好ましい。  
なお、[実験例１]では本発明態様の効果を「絞り径のレイノルズ数／改質部の直径のレイノルズ数」比で評価したが、本発明者らは、絞り径Ｄ２のレイノルズ数が、一般に２３００以上の乱流域でなくとも、絞り径Ｄ２のレイノルズ数が絶対値で１００以上であれば、同様の効果が得られることを確認している。
【００５６】
[実験例１]で使用した絞り部Ｘの形状は図３（Ａ）に示したものであるが、絞り部Ｘの形状としては、図３（Ｂ）〜（Ｅ）、図４（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、絞り部Ｘにおける
角度Ａおよび角度Ｂを変化させた形状がある。そこで、以下に、角度Ａおよび角度Ｂについて詳説する。
【００５７】
未燃の被熱分解処理物（固形物）が流動媒体Ｓを流動させるための流動化ガスによって下から吹き上げられ、固形物の慣性力で面Ｘ１に当たって流動床６に戻るのに都合がよい角度Ａは、面Ｘ１に固形物が完全弾性衝突した場合、固形物が反射後の方向が流動床６の方向へ向くような角度がよく、その理由で、その角度が４５°以上なのが都合がよいことは自明の理である。また、さらに、好ましくは角度Ａが９０°〜１５０°の範囲がより好ましい理由として挙げられるのは、例えば、図２で説明すると、改質炉本体２の内壁付近の熱分解ガス（流動床６より生じる、ガスＧ１、Ｇ３）が面Ｘ１に沿って、絞り部Ｘの最小径部（Ｄ２）方向に入る時のガスの流れの曲がり角度が９０°超の広角よりも９０°以下の鋭角になるほうが、ガスの流れの方向の変化が大きいため、ガスの撹拌の効果が上がるからである。
【００５８】
よって、流動床６の表面と面Ｘ１のとの間（ガス相）の上方（面Ｘ１の付近）でも旋回流が発生しにくいように、角度Ａは９０°〜１５０°の範囲が好ましい。  
一方、角度Ｂは、絞り部Ｘで混合した熱分解ガスの均一な改質反応時間を確保するため、例えばホースの出口のような貫通流にならない９０°以下が望ましい。特に好ましくは、絞り部から、絞り部によって均一に混合された熱分解ガスをフリーボードに拡散させるのに向いている形状であるロケットノズルの形状に近くなるように、５°〜４５°の範囲が望ましい。
【００５９】
なお、図４（Ａ）〜（Ｄ）には、絞り長Ｌ（流路長Ｌ）が設けられた態様を示してあるが、絞り長Ｌを長くすれば熱分解ガスをより混合することができ混合には適しているが、熱分解ガスの圧力損失がより大きくなるので絞り長Ｌを長くするのには限界がある。従って、流動床式熱分解ガス改質炉の設計上は、ガスの圧力損失がなるべく低くなるように絞り長Ｄ２が改質部の直径Ｄ１以下の方が良い。
【００６０】
絞り部Ｘの形状のその他の実施形態としては、絞り部Ｘ部にガスの流れ方向にスリットを設ける構造や該スリットに傾きを持たせて旋回流が作れるような構造としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上により、本発明は、流動床より発生する組成の異なる熱分解ガスを撹拌部（絞り部）で撹拌し均一な混合ガスとして改質部に供給することで、熱分解ガス等のガス化反応より生成される一酸化炭素と水素を含む合成ガスを効率的に得ることができ、結果、一酸化炭素をアルコール類の製造原料として利用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１  流動床式熱分解ガス改質炉  ２  改質炉本体  ３  被熱分解処理物供給装置
４  流動媒体供給装置  ５  流動化ガス（反応剤ガス）供給手段  ６流動床
７  残渣  Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３  熱分解ガス  Ｇ４  均一な混合ガス
Ｘ  絞り部  Ｙ  改質部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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