(cache) 合成ガスの生成方法およびその装置

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特許分類

発明の名称	合成ガスの生成方法およびその装置
発行国	日本国特許庁（ＪＰ）
公報種別	公開特許公報（Ａ）
公開番号	特開２００１－２２０１０２（Ｐ２００１－２２０１０２Ａ）
公開日	平成１３年８月１４日（２００１．８．１４）
出願番号	特願２０００－２５２５１（Ｐ２０００－２５２５１）
出願日	平成１２年２月２日（２０００．２．２）
代理人	【識別番号】１０００８８３２８【弁理士】【氏名又は名称】金田暢之（外２名）【テーマコード（参考）】 4F301 4G040 4H029 【Ｆターム（参考）】 4F301 CA09 CA25 CA26 CA41 CA52 4G040 DA03 DB03 4H029 AA02 AB03 AB11 AB12 AD01 AE09 AE24 CA08 CA12
発明者	村松修三 / 米田昌司 / 伝田六郎
要約	目的構成

特許請求の範囲
【請求項１】水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に供給し、空気または酸素と直接接触させて拡散火炎層（Ｂ）を形成し、これを熱源として水蒸気および被分解炭化水素ガスにラジカル反応を起こさせ、水素、メタン、一酸化炭素およびオレフィン系有機化合物ガスを含む合成ガスを生成することを特徴とする合成ガスの生成方法。
【請求項２】分解反応塔（１）内に垂直方向に延在されている多孔質チューブ群の各多孔質チューブ（４）間に水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に均一に流し、多孔質チューブ内から外に、前記水蒸気と被分解炭化水素ガスとの流れに対して直角方向に、空気または酸素を均質に噴出して点火し、多孔質チューブ（４）の外面に拡散火炎層（Ｂ）を形成することを特徴とする請求項１記載の合成ガスの生成方法。
【請求項３】分解反応塔（１）内に垂直方向に延在されている多孔質チューブ群の各多孔質チューブ（４）間に空気または酸素を均一に流し、多孔質チューブ内から外に、前記空気または酸素の流れに対して直角方向に、水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に均質に噴出して点火し、多孔質チューブ（４）の外面に拡散火炎層（Ｂ）を形成することを特徴とする請求項１記載の合成ガスの生成方法。
【請求項４】前記被分解炭化水素ガスに代え、廃棄プラスチックを熱分解して得たガスとしたことを特徴とする請求項１、２または３記載の合成ガスの生成方法。
【請求項５】一端に水蒸気および被分解炭化水素ガスを供給する入口（２ａ）、他端に生成された水素およびオレフィン系有機化合物ガスを排出する出口（３ａ）を有する分解反応塔（１）と、該反応塔（１）内に垂直方向に延在されている多孔質チューブ群と、各多孔質チューブ（４）に接続され、空気または酸素を供給するヘッダー（５）とからなることを特徴とする合成ガスの生成装置。
【請求項６】一端に空気または酸素を供給する入口（２ａ）と、他端に生成された水素およびオレフィン系有機化合物ガスを排出する出口（３ａ）を有する分解反応塔（１）と、該反応塔（１）内に垂直方向に延在されている多孔質チューブ群と、各多孔質チューブ（４）に接続され、水蒸気および被分解炭化水素ガスを供給するヘッダー（５）とからなることを特徴とする合成ガスの生成装置。
【請求項７】各多孔質チューブ（４）の外周を包囲して無孔チューブ（１０）が同心に設けられていることを特徴とする請求項５または６記載の合成ガスの生成装置。
【請求項８】分解反応塔（１）の入口（２ａ）側には、ディストリビューター（８）が設けられていることを特徴とする請求項５、６または７記載の合成ガスの生成装置。
【請求項９】前記被分解炭化水素ガスに代え、廃棄プラスチックを熱分解して得た合成ガスとしたことを特徴とする請求項５～８のいずれか１項に記載の合成ガスの生成装置。

発明の詳細な説明
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素やオレフィン系有機化合物ガス等を含む合成ガスの生成方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】パラフィン系有機化合物から目的とするオレフィン系有機化合物（エチレン、アセチレン、プロピレン、ブテン等）を得るためには、熱分解装置等を経て、長鎖の化学組成を有するパラフィン系有機化合物を短鎖の化学組成のオレフィン系有機化合物に分解する必要がある。
【０００３】上記熱分解装置としては、加熱炉中のチューブ内にガス状のナフサと水蒸気を流し、チューブ外面からの加熱によりナフサを熱分解してオレフィン系有機化合物を生成するタイプのものが主流であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の熱分解装置によるプロセスにおいては、高温加熱（７００～９００℃程度）を必要とするため、設備コストの増大とチューブ内のコーキングの問題が避けられなかった。このコーキングを防止するために、上述したようにチューブ内にナフサと共に水蒸気を流す必要があった。
【０００５】そこで、本出願人は、先に特願平１０－２４８４００号によって、ナフサ等を蒸発して得た被分解炭化水素ガスを、空気または酸素と直接接触させて拡散火炎層を形成し、これを熱源として被分解炭化水素ガスにラジカル反応を起こさせ、オレフィン系有機化合物を生成する熱分解方法およびその装置を提案した。これにより、高温高圧のプロセスを経ずに目的とするオレフィン系有機化合物を生成することが可能となる。
【０００６】本発明は、被分解炭化水素ガスにより拡散火炎層を形成し、これを熱源としてラジカル反応を起こさせ、高温加熱を必要とせず、設備コストの低減を図ることができる水素やオレフィン系有機化合物ガス等を含む合成ガスの生成方法およびその装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を次のようにして解決した。すなわち、水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に供給し、空気または酸素と直接接触させて拡散火炎層を形成し、これを熱源として水蒸気および被分解炭化水素ガスにラジカル反応を起こさせ、水素、メタン、一酸化炭素およびオレフィン系有機化合物ガスを含む合成ガスを生成する。
【０００８】前記拡散火炎層を形成するには、分解反応塔内に垂直方向に延在されている多孔質チューブ群の各多孔質チューブ間に水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に均一に流し、多孔質チューブ内から外に、前記水蒸気と被分解炭化水素ガスの流れに対して直角方向に、空気または酸素を均質に噴出して点火し、多孔質チューブの外面に形成するか、それとは逆に、分解反応塔内に垂直方向に延在されている多孔質チューブ群の各多孔質チューブ間に空気または酸素を均一に流し、多孔質チューブ内から外に、前記空気または酸素の流れに対して直角方向に、水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に均質に噴出して点火し、多孔質チューブの外面に形成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基づき図面を参照して説明する。
【００１０】図１は、本発明の第１の実施例による合成ガスの生成方法の実施に使用される装置の概念図である。同図において符号１で示されるものは、上部にディフューザー２、下部にレデューサー３を有する分解反応塔であり、その内部には、多孔質チューブ群が垂直方向に延在されている。なお、前記反応塔１は、円形タイプでも矩形タイプでもよい。
【００１１】前記多孔質チューブ群の各多孔質チューブ４は、多孔質金属またはＭＦ（Micro Filtration）、ＵＦ（Ultra Filtration）までの細孔サイズを有する金属膜材料より構成されている。この多孔質金属または金属膜材料には、ＳＵＳ、工具鋼、インコネル、チタン合金、アルミニューム合金等を用いる。
【００１２】各多孔質チューブ４の上端は塞がれ、下端はヘッダー５に接続されている。このヘッダ５は、中空板状とされ、その上面には前記多孔質チューブ４とジョイント６を介して接続される無孔チューブ７が突出して設けられている。
【００１３】前記ディフューザ２の下端であって多孔質チューブ群の上方には、ディストリビュータ８が設けられている。また、各多孔質チューブ４の上部の外面間には、点火系９が設けられている。
【００１４】前記ディフューザー２には、水蒸気とパラフィン系ガス等の被分解炭化水素ガスの入口２ａ、レデューサー３には、水素、メタン、一酸化炭素およびオレフィン系ガス等の分解精製ガスの出口３ａが設けられている。また、ヘッダー５には空気または酸素の供給ノズル５ａが設けられている。
【００１５】次に動作について説明する。
【００１６】水蒸気は、分解反応塔１の入口２ａからナフサ等を蒸発させて得た被分解炭化水素ガスと共に供給され、ディストリビューター８により整流されて反応塔１の上部から各多孔質チューブ４間に均一に流れる。
【００１７】また、供給ノズル５ａから供給された空気または酸素は、多孔質チューブ壁の内外の圧力差により、金属多孔質細孔から同チューブ外に、水蒸気と被分解炭化水素ガスの流れに対して直角方向に、しかも均質に噴出される。
【００１８】この状態で点火系９により点火すると、図２示すように、多孔質チューブ４の外面に拡散火炎層Ｂを形成し、これが熱源になり水蒸気とパラフィン系ガス等の被分解炭化水素ガスがラジカル反応（遊離基反応）を起こし、水素、メタン、一酸化炭素およびより短鎖のオレフィン系有機化合物ガスを含む合成ガスを生成する。
【００１９】図３は、本発明の第２の実施例による合成ガスの生成方法の実施に使用される装置の概念図である。本実施例は、多孔質チューブ４の外周を包囲して無孔チューブ１０が同心に隙間を有して設けられていることのみが第１の実施例と相違するので、その他の構成の説明は省略する。すなわち、図４に示すように、多孔質チューブ４の内管と、無孔チューブ１０の外管により構成される２重管の内管に空気または酸素を流し、内外管で仕切られた空間（２重管部）に水蒸気をガス状の被分解炭化水素ガスと共に流すことにより、第１の実施例と同様、水蒸気と被分解炭化水素ガスがラジカル反応を起こし、水素、メタン、一酸化炭素およびより短鎖のオレフィン系有機化合物ガスを含む合成ガスを生成する。
【００２０】上述した実施例では、多孔質チューブ４の内部から外部に空気または酸素を供給し、多孔質チューブ４の外部に水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に流しているが、多孔質チューブ４の内部から外部に水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に流し、多孔質チューブ４の外部に空気または酸素を流してもよい。
【００２１】また、上述した実施例では、水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に分解反応塔１に供給しているが、前記被分解炭化水素ガスに代えて、図５に示すように、ガス化装置１１に廃プラ等の固体原料を供給して、加熱装置１３によってガスと残渣に分解し、発生したガスを管路１２および入口２ａを介して反応塔１に供給することも可能である。
【００２２】また、上述した実施例では、分解反応塔１の入口２ａを上側、出口３ａを下側に設けているが、逆に、分解反応塔１の入口２ａを下側、出口３ａを上側に設けてもよい。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、水蒸気を被分解炭化水素ガスと共に供給し、被分解炭化水素ガスにより拡散火炎層を形成し、これを熱源として水蒸気と被分解炭化水素ガスにラジカル反応を起こして水素、メタン、一酸化炭素およびオレフィン系有機化合物ガスを含む合成ガスを高温高圧を経ずに生成することが可能となり、設備投資額の低減を図ることができる。

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