(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（１）第一の反応器内において、液状有機物を100℃以上の温度且つ原料の少なくとも一部が液相を維持する圧力に保ちつつ、理論酸素量の0.1〜0.3倍量の酸素を含有するガスの存在下に加熱/加圧処理に供する工程、（２）上記（１）の工程で形成された気液混合相を気液分離する工程、（３）第二の反応器内において、上記（２）の工程で得られた分離液相を100℃以上の温度且つその少なくとも一部が液相を維持する圧力に保ちつつ、Ru、Pd、Rh、Pt、Ir、Ni、Co、MnおよびCeならびにその水不溶性乃至水難溶性化合物からなる群から選ばれた少なくとも１種を活性成分として、チタニア、ジルコニア、チタニア-ジルコニア、アルミナ、シリカおよびアルミナ-シリカからなる群から選ばれた少なくとも１種に担持する触媒の存在下に、接触分解させてメタンガスを主成分とするガスを生成させる工程を備えたことを特徴とする燃料ガスの製造方法。
【請求項２】
液状有機物が、有機化合物含有液、固形有機物破砕体と水とからなるスラリー、および固形有機物破砕体と水と有機化合物含有液とからなるスラリーの少なくとも１種である請求項１に記載の燃料ガスの製造方法。
【請求項３】
工程（１）の反応器内温度が374℃以上であり、圧力が22MPa・G以上であり、反応器内の液線速度(送入液量/反応塔断面積)が、0.01〜0.1cm/secである請求項１に記載の燃料ガスの製造方法。
【請求項４】
工程（１）で生成したスラッジおよび/または金属成分を第一の反応器から除去する請求項１に記載の燃料ガスの製造方法。
【請求項５】
工程（２）で得られた分離液相の一部を工程（１）の液状有機物に循環混合するとともに、分離液相の残部を工程（３）に送給する請求項１に記載の燃料ガスの製造方法。
【請求項６】
工程（１）に循環される液相量が、工程（３）に送給される液相量の5倍以上である請求項５に記載の燃料ガスの製造方法。
【請求項７】
工程（１）に循環される液相量が、工程（３）に送給される液相量の10〜20倍である請求項６に記載の燃料ガスの製造方法。
【請求項８】
工程（２）で得られた気液分離後の気相から動力を回収する請求項１に記載の燃料ガスの製造方法。
【請求項９】
工程（３）に送給する分離液相を予め凝集沈殿処理することにより、金属成分を除去する請求項４に記載の燃料ガスの製造方法。
【請求項１０】
工程（３）の反応器内温度が374℃以上であり、圧力が22MPa・G以上であり、反応器内の液線速度(送入液量/反応塔断面積)が、0.1〜1.0cm/secである請求項１に記載の燃料ガスの製造方法。
【請求項１１】
工程（１）において、供給ガス中の酸素により、液状有機物中に存在する硫黄化合物を酸化させる請求項１に記載の燃料ガスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状有機物を処理することにより、燃料ガスを製造する方法に関する。本発明において、「液状有機物」とは、水に液状および／または固形状の有機物が溶解しあるいは分散して存在している液状物を意味する。
【０００２】
【従来技術とその問題点】
従来固形有機物の廃棄物(好気性処理汚泥、嫌気性処理汚泥、下水汚泥などの汚泥類；厨芥、紙、プラスチック、木片、竹片、草片、藁、繊維、野菜片、ゴム、皮、食品加工廃棄物、畜産廃棄物、森林間伐材/倒木、枝打ちなどの廃棄物、農林廃棄物、水産物廃棄物など)と液状有機性廃棄物(生活廃水、食品加工工場などからの廃水、畜舎/養鶏場などからの廃水、生物学的処理が困難な成分を含む産業廃水などの廃水；アルコール類、カルボン酸類、アルデヒド類などを含む廃水)などは、それぞれの特性に応じた別個の技術により処理されている。
【０００３】
わが国では、一般廃棄物だけでその発生量は、約5000万トン/年にも達しており、その約75％は多くの焼却処理場で焼却処分されている。しかしながら、これらの焼却場において、電力回収により、廃棄物を有効利用しているのは、僅か約150カ所に過ぎない。特に近年各種廃棄物の焼却に際しては、ダイオキシンの発生が大きな問題となっており、新規焼却施設の建設のみならず、既存設備の一部では操業の継続すらも困難な状況となりつつある。
【０００４】
より具体的には、例えば、汚泥類は、脱水後焼却したり、或いは埋め立て処理されている。有機物含有廃水は、一般に活性汚泥処理された後、生成する汚泥は、上記の様に焼却或いは埋め立て処理されている。また、有機物を含む含水性の廃棄物は、そのまま乾燥後焼却されている。
【０００５】
しかしながら、近年固形有機廃棄物および液状有機性廃棄物の発生量が増大し、同時に廃棄物に対する規制が強化されつつある現状では、上記の様な従来技術により各種の廃棄物を焼却処理する方法では、次第に対処し難くなっている。
【０００６】
また、現今の大きな技術的課題である「限りある資源の有効利用」という視点からは、これらの廃棄物を資源として再利用することも必要である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明は、固形および液状の有機廃棄物を高いガス化効率で処理することにより、燃料ガス、電力、熱エネルギーなどの有用な形態で回収し、再利用するための新たな技術を提供することを主な目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の様な技術の現状に鑑みて、固形および液状の有機廃棄物を処理する技術について研究を進めた結果、これらの廃棄物を液状有機物の形態で特定の条件下に湿式加熱処理および湿式メタン化処理する場合には、上記の課題をほぼ達成し得ることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明は、下記の液状有機物を原料として燃料ガスを製造する方法を提供する；
Ｉ．（１）第一の反応器内において、液状有機物を100℃以上の温度且つ原料の少なくとも一部が液相を維持する圧力に保ちつつ、理論酸素量の0.5倍量以下の酸素を含有するガスの存在下に加熱/加圧処理する工程、
（２）上記（１）の工程で形成された気液混合相を気液分離する工程、
（３）第二の反応器内において、上記（２）の工程で得られた分離液相を100℃以上の温度且つその少なくとも一部が液相を維持する圧力に保ちつつ、金属および金属化合物の少なくとも１種を活性成分として担持する触媒の存在下に、接触分解させてメタンガスを主成分とするガスを生成させる工程
を備えたことを特徴とする燃料ガスの製造方法。
２．液状有機物が、有機化合物含有水、固形有機物破砕体と水とからなるスラリー、および固形有機物破砕体と水と有機化合物含有水とからなるスラリーの少なくとも１種である上記項１に記載の燃料ガスの製造方法。
３．工程（１）の反応器内温度が374℃以上であり、圧力が22MPa・G以上であり、反応器内の液線速度(送入液量/反応塔断面積)が、0.01〜0.1cm/secである上記項１に記載の燃料ガスの製造方法。
４．工程（１）における酸素含有ガスの量が、液状混合物中の有機性物質および無機性物質を溶解させるに必要な理論酸素量の0.1〜0.3倍量である上記項１に記載の燃料ガスの製造方法。
５．工程（１）で生成したスラッジおよび/または金属成分を第一の反応器から除去する上記項１に記載の燃料ガスの製造方法。
６．工程（２）で得られた分離液相の一部を工程（１）の液状有機物に循環混合するとともに、分離液相の残部を工程（３）に送給する上記項１に記載の燃料ガスの製造方法。
７．工程（１）に循環される液相量が、工程（３）に送給される液相量の5倍以上である上記項６に記載の燃料ガスの製造方法。
８．工程（１）に循環される液相量が、工程（３）に送給される液相量の10〜20倍である上記項７に記載の燃料ガスの製造方法。
９．工程（２）で得られた気液分離後の気相から動力を回収する上記項１に記載の燃料ガスの製造方法。
１０．工程（３）に送給する分離液相を予め凝集沈殿処理することにより、金属成分を除去する上記項５に記載の燃料ガスの製造方法。
１１．工程（３）における触媒活性成分が、Ru、Pd、Rh、Pt、Ir、Ni、Co、MnおよびCeならびにその水不溶性乃至水難溶性化合物からなる群から選ばれた少なくとも１種であり、その担体が、チタニア、ジルコニア、チタニア-ジルコニア、アルミナ、シリカおよびアルミナ-シリカからなる群から選ばれた少なくとも１種である上記項１に記載の燃料ガスの製造方法。
１２．触媒活性成分の担持量が、担体重量の0.01〜10％の範囲内にある上記項１１に記載の燃料ガスの製造方法。
１３．触媒活性成分の担持量が、担体重量の0.1〜3％の範囲内にある上記項１２に記載の燃料ガスの製造方法。
１４．工程（３）の反応器内温度が374℃以上であり、圧力が22MPa・G以上であり、反応器内の液線速度(送入液量/反応塔断面積)が、0.1〜1.0cm/secである上記項１に記載の燃料ガスの製造方法。
１５．工程（１）において、液状有機物中の溶存酸素および/または供給ガス中の酸素により、液状有機物中に存在する硫黄化合物を酸化させる上記項１に記載の燃料ガスの製造方法。
１６．工程（３）における生成物を気液分離し、得られた分離水を工程（１）における液状有機物と熱交換した後、固形有機物破砕体含有スラリー形成水として循環利用する上記項２に記載の燃料ガスの製造方法。
１７．上記項１の工程（３）で得られたメタンおよび二酸化炭素を主成分とするガスからエネルギーを熱および/または動力として回収した後、脱炭酸し、熱量調整を行うことを特徴とする燃料ガスの製造方法。
１８．脱炭酸をPSAおよび／または分離膜および/またはアルカリ液を用いて行う上記項１７に記載の燃料ガスの製造方法。
１９．アルカリ液を用いて行う脱炭酸のための吸収塔内圧力が大気圧を超える高圧であり、かつアルカリ液の再生塔内圧力が大気圧以下である上記項１８に記載の燃料ガスの製造方法。
２０．吸収塔への送液ポンプから動力回収を行う上記項１９に記載の燃料ガスの製造方法。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明が処理対象とする液状有機物は、水などの液体中に液状および固形状の有機物の少なくとも１種が溶解乃至分散して状態の液状物を全て包含する。
【００１１】
有機物源としての固形有機物は、特に限定されず、都市ゴミなどの一般廃棄物に加えて、好気性処理汚泥、嫌気性処理汚泥、下水汚泥などの汚泥類；草木、竹、草、藁、繊維類、野菜くず、ゴム、皮、農業/林業/畜産業/養鶏業/水産業などの生物関連の廃棄物および生産物などの固形有機物(トウモロコシの軸、おから、コーヒー豆粕、麦わら、稲わら、間伐材、倒木など；ジャイアントケルプ、ユーカリなどを含む広義のバイオマス)；鉱産物(石炭、泥炭その他)、各種の炭化水素類などが例示される。これらの固形状有機物は、２種以上の混合状態で処理しても良い。
【００１２】
液状の有機物源としては、厨芥、紙、プラスチックなどを含む生活廃水、有機化合物(アルコール類、カルボン酸類、アルデヒド類など)を含む廃水、し尿、メッキ廃水、食品工場廃水、製紙工場廃水、製薬工場廃水、写真廃水、印刷廃水、農薬関連廃水、染色廃水、半導体製造工場廃水、石炭の液化或いはガス化に伴い発生する廃水、都市ゴミの熱分解に伴い発生する廃水などの有機物を含有する廃水などが例示される。
【００１３】
上記の固形状および液状の有機物源は、通常Mg、Al、Si、P、Ca、Ti、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Cdなどの金属成分の１種または２種以上を含んでいる。本発明方法は、被処理物がこの様な金属成分を含んでいても、実施可能である。
【００１４】
本発明が処理対象とする液状有機物は、上記の固形状および液状の有機物源の少なくとも１種に、必要に応じて、水などの液体を加え、攪拌することにより、形成することができる。この際、固形状有機物源は、予め適当な大きさに粉砕しておくことができる。
【００１５】
以下図面を参照しつつ、本願発明について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本願発明方法の概要を示すフローシートである。
【００１７】
廃棄物、バイオマスなどの固形有機物４０は、金属、ガラスなどの無機機成分を出来るだけ除去するために、前処理装置５０で分別処理に供された後、粗破砕機７０に送られた後、水および／または液状の有機物源９０とともに、貯留タンク１に送られ、液状有機物乃至固形有機物スラリーとして貯蔵される。
【００１８】
図１に示す通り、本発明においては、上記の様にして形成された液状有機物を処理する。すなわち、貯留タンク１で得られた液状有機物は、ライン２、ポンプ３およびライン４を経て、ライン７で後述する様に理論酸素量の0.5倍量以下の酸素を含有するガスと混合され、必要に応じて熱交換器８により100℃以上の温度に加熱された後、ライン９を経て可溶化塔１０に供給される。可溶化のために必要とされるガスは、圧縮機５により所定のガスを圧縮昇圧した後、ライン６からライン７に送られ、ここで液状有機物と混合され、液状有機物に随伴して可溶化塔１０に供給される。
【００１９】
熱交換器の熱源としては、後述の触媒充填反応器（メタン化反応塔）からの高温の処理液を循環させて使用しても良く、或いは他の加熱手段を使用しても良い。被処理成分の濃度が低く、冬季などにおいて可溶化反応時に所定の反応温度を維持できない場合或いは所定の温度までの昇温を必要とする場合などには、さらに加熱器（図示せず）により加熱したり、或いは蒸気発生器（図示せず）から可溶化塔に蒸気を供給することもできる。また、スタートアップに際して可溶化塔内温度を所定温度とするためにも、可溶化塔内に直接蒸気を送入して昇温したり、或いは熱交換器と可溶化塔との間に加熱器（図示せず）を設けて昇温することもできる。
【００２０】
可溶化塔での反応（可溶化反応）における温度は、固形有機物の可溶化を良好に進行させるために、通常100℃程度以上、より好ましくは150〜370℃程度である。可溶化反応時の温度が高い程、有機物などの低分子化による可溶化率が高まり、また可溶化塔内での被処理物(液状有機物)の滞留時間も短縮されるが、反面において設備費が増大するので、可溶化反応温度は、被処理物中の汚濁物質濃度、運転費、建設費などを総合的に考慮して、定めれば良い。反応時の圧力は、所定温度において被処理物の少なくとも一部が液相を保持し得る圧力以上であれば良い。
【００２１】
本発明においては、可溶化反応を超臨界条件下に行うことも可能である。この場合には、可溶化塔内の温度を374℃以上、圧力を22MPa・G以上、液線速度(送入液量/反応塔断面積)を0.01〜0.1cm/sec程度とすることが好ましい。超臨界条件下に可溶化反応を行う場合には、固形有機物の可溶化をより一層促進することができる。
【００２２】
被処理物(液状有機物)に添加されるガス量は、有機物の低分子化による可溶化に必要な最低の量で良い。酸素含有ガスを使用する場合には、以下に定義する理論酸素量の0.5倍量以下の酸素を含有するガスを使用する。酸素量が多すぎる場合には、最終的に燃料成分となるべき液状有機物中の有機物などが二酸化炭素、水などにまで過度に分解されてしまうことがあり、燃料ガスの収率が低下する。ガス中の酸素含有量は、理論酸素量の0.1〜0.3倍量程度がより好ましい。
【００２３】
なお、例えば、バイオマス系の有機物を起源とする液状有機物の中には、酸素の不存在下においても、有機成分の可溶化が良好に進行するものがある。従って、本発明において、「理論酸素量の0.5倍量以下の酸素を含有する」反応状況は、酸素を供給しない場合をも、包含する。
【００２４】
酸素源として空気を使用する実施態様を挙げたが、酸素源としては、特に限定されず、その他に酸素富化空気、酸素、過酸化水素、炭化水素などの１種または２種以上を含有する酸素含有廃ガスなどが例示される。
【００２５】
本発明において、理論酸素量とは、「被処理物中の有機性物質、無機性物質、窒素化合物など（被処理成分）をCO2、H2OおよびN2などにまで完全分解することを想定した場合に、その様な完全分解を行うために必要とされる酸素量」を意味する。理論酸素量は、処理対象とする液状有機物中の被処理成分を分析し、それらの分解に必要な理論酸素量を算出することにより、容易に決定しうる。実用的には、経験と若干の実験とに基づいて、いくつかのパラメーターを用いて、高い精度で理論酸素量を近似的に算出できる関係式を見出すことができる。この様な関係式は、例えば、特公昭58-27999号公報に開示されている。
【００２６】
可溶化塔１０内では、有機物が可溶化し、液状化して、相対的に無機物の濃度が増大するので、これをスラッジとして可溶化塔外に排出する。すなわち、可溶化塔と同圧まで昇圧されたスラッジ排出装置(図示しない；以下単に「排出装置」ということがある)との間のバルブを開き、スラッジを可溶化塔１０から排出装置に沈降させる。スラッジが十分に沈降した時点で、上記のバルブを閉じ、自然降温よび降圧させた後、排出装置出口側に設けたバルブを開き、スラッジ液を系外に排出する。また、可溶化処理を超臨界条件下で行う場合には、金属の溶解度が大幅に減少するので、この段階でスラッジ除去を効率よく行うことが出来、後続のメタン化反応で使用する触媒寿命を延長することができる。
【００２７】
スラッジ液は、公知の固液分離処理に供し、分離液は貯留タンク１に循環し、処理することができる。可溶化塔内で生成したスラッジは、この様なロックホッパ方式により、半連続的に抜き出し、排出することが出来る。また、可溶化液中の金属成分は、凝集沈殿などの公知の手法により、除去できる。可溶化液中の金属成分の除去および可溶化塔で生成したスラッジおよび／または金属成分の除去により、後続のメタン化反応器における触媒へのスラッジおよび／または金属成分の付着を抑制し、長期にわたり高い触媒活性を維持することができる。
【００２８】
可溶化塔１０で形成された気液混合相は、ライン１１からの気相とライン１４からの液相とに分離される。O2，CO2、水蒸気などからなる気相は系外に取り出され、膨張タービン１２により動力を回収された後、ライン１３から系外に排出される。可溶化成分を含む高温/高圧の液相は、ライン１４、熱交換器１５およびライン１６を経て、メタン化反応塔１７に送られる。
【００２９】
上記の気液分離により得られた液相の一部を可溶化塔内１０の液状有機物に循環混合することができる。これにより、可溶化塔内での固形有機物の沈降防止、酸素含有ガスとの混合による可溶化の促進、金属成分の酸化、硫黄酸化物の酸化促進などの効果が達成される。液相の循環量は、メタン化反応塔１７への送給量の5倍以上であることが好ましく、10〜20倍であることがより好ましい。
【００３０】
メタン化反応に際しても、所定の反応温度を維持できない場合には、加熱器（図示せず）により加熱を行うこともできる。また、スタートアップに際してメタン化反応塔１７の内部を所定温度とするために、可溶化塔１０からの高温の液相を循環して昇温を行ったり、メタン化反応塔１７に蒸気を直接送入して昇温を行ったり、或いは加熱器（図示せず）により昇温を行うこともできる。
【００３１】
メタン化反応塔１７には、担体に担持された触媒が充填されている。
【００３２】
触媒活性成分としては、Ru、Pd、Rh、Pt、Ir、Ni、Co、MnおよびCeならびにこれら金属の水不溶性乃至水難溶性の化合物が挙げられる。これら金属およびその化合物は、単独で使用しても良く或いは２種以上を併用しても良い。これらの触媒活性成分は、常法に従って、公知の金属酸化物担体に担持した状態で使用される。金属酸化物担体としては、特に限定されず、公知の触媒担体として使用されているものを使用することができる。金属酸化物担体としては、ジルコニア、チタニア、アルミナ、シリカ、これら金属酸化物を含む複合金属酸化物（チタニア−ジルコニア、アルミナ−シリカ、アルミナ−シリカ−ジルコニアなど）、これら金属酸化物または複合金属酸化物を主成分とする金属酸化物系担体などが挙げられる。これらの担体中では、耐久性に優れたジルコニア、チタニアおよびチタニア−ジルコニアがより好ましい。
【００３３】
担持触媒の形状も、特に限定されず、球状、ペレット状、円柱状、破砕片状、粉末状、ハニカム状などが例示される。この様な担持触媒を充填使用する場合のメタン化反応塔１７の容積は、固定床の場合には、液の空間速度が0.5〜100hr-1程度、より好ましくは1〜60hr-1程度となる様にするのが良い。固定床で使用する担持触媒の大きさは、球状、ペレット状、円柱状、破砕片状、粉末状などの場合には、通常3〜50mm程度、より好ましくは5〜25mm程度である。また、触媒をハニカム状担体に担持して使用する場合のハニカム構造体としては、開口部が四角形、六角形、円形などの任意の形状のものが使用される。単位容積当たりの面積、開口率なども特に限定されるものではないが、通常単位容積当りの面積として、200〜800m2/m3 、開口率40〜80％程度のものを使用する。ハニカム構造体の材質としても、上記と同様の金属酸化物および金属が例示され、耐久性に優れたジルコニア、チタニアおよびチタニア−ジルコニアがより好ましい。
【００３４】
メタン化反応塔１７内で流動床を形成させる場合には、反応器内で担持触媒が流動床を形成し得る量、即ち通常液相の重量を基準として、0.01〜10％程度、より好ましくは0.1〜3％程度を液相にスラリー状に懸濁させ、使用する。流動床を採用する場合には、担持触媒を液相中にスラリー状に懸濁させた状態でメタン化反応塔に供給し、反応終了後にメタン反応塔外に排出された液相から触媒を沈降、遠心分離などの適当な方法により分離回収し、再使用する。従って、液相からの触媒の分離回収の容易さを考慮すれば、流動床において使用する担持触媒の粒径は、0.15〜0.5mm程度とすることがより好ましい。触媒活性金属の担持量は、特に限定されるものではないが、通常担体重量の0.01〜25％程度、より好ましくは0.1〜3％程度の範囲内にある。
【００３５】
メタン化反応塔１７における反応温度は、100℃以上である。また、可溶化塔１０において、被処理物中に含まれていたスラッジおよび／または金属成分が効率的に除去されているので、メタン化反応塔に充填された触媒の活性が阻害されることも、大幅に抑制される。
【００３６】
本発明においては、メタン化反応を超臨界条件下に行うことも可能である。この場合には、メタン化反応塔１７内の温度を374℃以上、圧力を22MPa・G以上、液線速度(送入液量/反応塔断面積)を0.1〜1.0cm/sec程度とすることが好ましい。超臨界条件下にメタン化反応を行う場合には、より効率的にメタン化を行うことができる。
【００３７】
メタン化反応終了後の気液混合相は、ライン１８を経て熱交換器１５において熱回収に供された後、ライン１９を経て気液分離装置２０に送られ、メタンを主成分とする高圧のガスと液相とに分離される。得られた液相は、必要ならば、ライン３６を経て、液状有機物の加熱源として熱交換器８で熱回収された後、ライン３７およびライン３９を経て、硫黄化合物に由来するSO42-を含んだ状態で、系外に取り出される。この液相は、固形有機物破砕体の希釈水として利用することもできる。
【００３８】
一方、高圧のガスは、必要に応じて、ライン２１を経て、膨張タービン（あるいは往復動式動力回収装置)２２などにより動力回収された後、ライン２３を経てPSA、分離透過膜あるいはアルカリ液洗浄塔２４などの手段により脱炭酸に供され、ライン３３から燃料として回収することができる。さらに、脱炭酸後のガスを熱量調整機３４に送り、LPGなどを添加して増熱を行い、SNGを得ることができる。これらの動力回収、脱炭酸および増熱は、公知の手法により行うことができる。
【００３９】
アルカリ洗浄液を用いて脱炭酸を行う場合には、吸収塔２４からのアルカリ液をライン２９、ポンプ３０およびライン３１を経て、再生塔２５に送り、再生処理を行った後、ライン２６、ポンプ２７およびライン２８を経て、吸収塔に循環することができる。アルカリ洗浄により除去された二酸化炭素は、ライン３２から系外に排出される。
【００４０】
さらに、必要に応じてあるいは定期的に、本発明方法で使用する配管類および機器類の内表面を酸水溶液(硝酸、アスコルビン酸など)および／またはアルカリ水溶液で洗浄したり、空気洗浄したりすることもできる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明方法によれば、固形状の有機物(廃棄物およびバイオマス)および／または液状の有機物を高いエネルギー変換効率で有用な燃料ガス(SNG)に変換させることができるので、SNGの製造コストが著しく低減される。
【００４２】
また、本発明方法によれば、大量に発生する各種の廃棄物を資源として再利用することにより、SNG製造ソースの多様化に寄与するとともに、化石燃料の使用量を削減することができるので、地球環境の保全に大きく貢献することができる。
【００４３】
さらに、本発明方法によれば、従来技術による廃棄物処理の最大の問題点であったダイオキシンなどの有害物質の発生を効果的に防止することができるので、大気、土壌などの環境汚染を実質的に解消乃至著しく軽減することができる。
【００４４】
さらにまた、本発明方法によれば、従来の焼却処分を主とする廃棄物処理方法に比して、電力、熱エネルギーなどをより効率良くかつ大量に回収することができる。
【００４５】
さらに、可溶化塔出口生成物を気液分離した後の気相中には、有害成分の存在は実質的に認められない。
【００４６】
また、可溶化塔で形成されるスラッジは、沈降性に優れており、装置からの除去および取扱が容易である。
【００４７】
本発明方法によれば、各工程が連続的に実施され、処理フローが極めて簡単なので、処理コスト（設備費、運転費など）が著しく低下するとともに、工程管理が容易となる。
【００４８】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示し、本発明の特徴とするところをより一層明確にする。
実施例１
図１に示すフローに従って、本願発明により、ディスポーザーにより破砕した厨芥と汚泥との混合物からなる液状有機物（表１に組成を示す）を処理した。
【００４９】
【表１】
0004054934.tif 000002
【００５０】
すなわち、液状有機物を空間速度2hr-1（空塔基準）で可溶化塔１０に供給しつつ、圧縮機５から理論酸素量（16.1Nm3/kl）の0.1倍量に相当する空気を供給した。
【００５１】
反応に際しては、液状有機物および空気を熱交換器５の入口側に導入するとともに、熱交換器５の出口側（可溶化塔１０の入口側）での液状有機物と空気との混合体(原料気液混合物)の温度が250℃となる様に、メタン化反応塔１７からの処理気液混合相を熱交換器１５に送り、原料気液混合物と熱交換させて、その温度調節を行なった。可溶化塔１０内では、液状有機物を温度250℃、圧力7MPa・Gに保持した。可溶化塔１０内での液線速度は、0.063cm/secであった。
【００５２】
可溶化塔１０内で形成されるスラッジおよび／または金属成分は、可溶化塔の下部に設けた第一のバルブ（図示せず）を開き、可溶化塔内のスラッジ液をスラッジ排出装置（図示せず）に移送し、第一のバルブを閉じ、冷却した後、スラッジ排出装置の下部に設けた第二のバルブ（図示せず）を開いてスラッジ液を排出することにより、行った。
【００５３】
得られた可溶化液の組成などを表２に示す。
【００５４】
【表２】
0004054934.tif 000003
【００５５】
液状混合物の可溶化処理により、当初の有機物中炭素の約10％相当分が分解されて、可溶化塔気相側にCO2として移行した。
【００５６】
次いで、可溶化液を空間速度3.0hr-1（空塔基準）でメタン化反応塔に供給し、触媒の存在下に湿式メタン化に供した。なお、メタン化反応塔内には、チタニア担体に担体重量の2％のルテニウムを担持させた球形触媒（直径4〜6ｍｍ）を充填するとともに、その内部の温度および圧力を可溶化塔とほぼ同一に保持した。メタン化反応塔内での液線速度は、0.57cm/secであった。
【００５７】
メタン化反応塔で生成した気液混合物を気液分離した後の液相の組成などを表３に示す。
【００５８】
【表３】
0004054934.tif 000004
【００５９】
一方、得られた気相の組成は、CH478％、CO221％、H21％以下であった。
実施例２
図１に示すフローに従って、本願発明により、ディスポーザーにより破砕した厨芥、破砕機により破砕した紙・プラスチックおよび汚泥の混合物からなる液状有機物（表４に組成を示す）を処理した。
【００６０】
【表４】
0004054934.tif 000005
【００６１】
すなわち、液状混合物を空間速度2.0hr-1（空塔基準）で可溶化塔に供給しつつ、圧縮機から理論酸素量（31.5Nm3/kl）の0.1倍量に相当する酸素を供給した。
【００６２】
反応に際しては、液状有機物および空気を熱交換器８の入口側に導入するとともに、熱交換器の出口側（可溶化塔１０の入口側）での気液混合物の温度が270℃となる様に、メタン化反応塔１７からの生成気液混相を熱交換器５に送り、気液混合物と熱交換させて、温度調節を行なった。可溶化塔器１０内は、液状有機物の湿式酸化分解により、温度270℃、圧力8.4MP・Gに保持した。可溶化塔１０内での液線速度は、0.063cm/secであった。
【００６３】
可溶化塔内で形成されるスラッジおよび／または金属成分は、実施例１と同様にして排出した。
【００６４】
【表５】
0004054934.tif 000006
【００６５】
可溶化塔１０における液状有機物の可溶化処理により、当初の有機物中炭素の約10％相当分が分解されて、可溶化塔気相側にCO2として移行した。
【００６６】
次いで、可溶化処理液を空間速度10hr-1（空塔基準）でメタン化反応塔１７に供給し、湿式メタン化処理に供した。なお、メタン化反応塔１７内には、チタニア担体に担体重量の2％のルテニウムを担持させた球形触媒（直径4〜6ｍｍ）を充填するとともに、その内部の温度および圧力を380℃および23MPaに高めた。メタン化反応塔１７内での液線速度は、0.57cm/secであった。
【００６７】
メタン化反応塔１７で生成した気液混合物を気液分離した後の液相の組成などを表６に示す。
【００６８】
【表６】
0004054934.tif 000007
【００６９】
また、得られた気相の組成は、CH476.5％、CO222.1％、H21.3％であった。
実施例３
木質系バイオマス(C:48〜50％、H:5.7〜6.2％、O:44〜46％、N:0.08〜0.13％)を粉砕して、粒径約100μmとした後、水に分散させて、固形分濃度約20％の液状有機物を形成させた。
【００７０】
この液状有機物を空間速度2.0hr-1（空塔基準）、液線速度0.10cm/secで可溶化塔１０(250℃、圧力4.9MPa)に供給した。この様な液状有機物の可溶化処理により、当初の有機物中炭素の約10％相当分が分解されて、CO2を形成した。
【００７１】
次いで、可溶化処理液を空間速度5hr-1（空塔基準）でメタン化反応塔１７に供給し、湿式メタン化処理に供した。なお、メタン化反応塔内には、チタニア担体に担体重量の2％のルテニウムを担持させた球形触媒（直径4〜6ｍｍ）を充填するとともに、その内部の温度および圧力を300℃および8.8MPaに高めた。メタン化反応塔１７内での液線速度は、0.57cm/secであった。
【００７２】
最終的な気液分離後のガス組成は、CH4およびCO2がそれぞれ約50％であり、H2は0.5％以下であった。
【００７３】
バイオマスからは、230Nm3/ton(ウェットベース)のCH4が得られ、1.5×105kcal/ton(ウェットベース)の熱量が回収された。
実施例４
一般廃棄物から金属、ガラスなどを分別除去した予備処理物(発熱量1800kcal/kg)を約1mmに破砕した後、水に分散させて、固形分濃度約30％の液状有機物を形成させた。
【００７４】
この液状有機物を空間速度10hr-1（空塔基準）、液線速度0.063cm/secで可溶化塔１０(250℃、圧力26MPa)に供給しつつ、圧縮機５から理論酸素量の0.1倍量に相当する酸素を供給した。この様な液状有機物の可溶化処理により、当初の有機物中炭素の約10％相当分が分解されて、CO2を形成した。
【００７５】
次いで、可溶化処理液を空間速度25hr-1（空塔基準）でメタン化反応塔１７に供給し、湿式メタン化処理に供した。なお、メタン化反応塔内には、チタニア担体に担体重量の2％のルテニウムを担持させた球形触媒（直径5〜6ｍｍ）を充填するとともに、その内部の温度および圧力を380℃および25MPaに高めた。メタン化反応塔１７内での液線速度は、0.57cm/secであった。
【００７６】
最終的な気液分離後のガス組成は、CH4およびCO2がそれぞれ約50％であり、H2は0.5％以下であった。
【００７７】
廃棄物予備処理物からは、98.7Nm3/ton(ウェットベース)のCH4が得られ、2.5×104kcal/ton(ウェットベース)の熱量が回収された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の概要を示すフローシートである。
【符号の説明】
１…貯留タンク
３…ポンプ
５…圧縮機
８…熱交換器
１０…可溶化塔
１２…膨張タービン
１５…熱交換器
１７…メタン化反応器
２０…気液分離器
２２…膨張タービン
２４…吸収塔
２５…再生塔
２７…ポンプ
３０…ポンプ
３４…熱量調整機
５０…前処理装置
７０…粗破砕機
【図１】
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