JPH1081885A

JPH1081885A - 有機性廃棄物の資源化方法及び資源化装置

Info

Publication number: JPH1081885A
Application number: JP25226496A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Fujimura; 宏幸藤村; Mitsuo Hirayama; 詳郎平山; Shosaku Fujinami; 晶作藤並; Kazuo Takano; 和夫高野; Masaaki Irie; 正昭入江; Tetsuhisa Hirose; 哲久廣勢; Shiyuuichi Nagatou; 秀一永東; Takahiro Oshita; 孝裕大下; Toshio Fukuda; 俊男福田
Original assignee: Ebara Corp; Ube Industries Ltd
Current assignee: Ebara Corp; Ube Corp
Priority date: 1996-09-04
Filing date: 1996-09-04
Publication date: 1998-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】有機性廃棄物の焼却や投棄に伴う諸問題を解
決すると共に、安価なＨ₂を得てＮＨ₃合成用に利用す
る有機性廃棄物の資源化方法を提供する。【解決手段】有機性廃棄物ａを二段ガス化２４、２５
して得られるガスを、ＣＯ転化２７反応によりＨ₂転換
し、ＮＨ₃合成３０用の原料とすることを特徴とする有
機性廃棄物の資源化方法としたものであり、上記有機性
廃棄物としては都市ごみ、固形化燃料、バイオマス廃棄
物、低品位石炭、廃油等が使用できる。上記ガス化は、
一次ガス化と二次ガス化を組合せたものであり、一次ガ
ス化に流動層炉、二次ガス化に溶融炉を用い、ガス化に
用いる流動層炉は、流動層部で４５０〜７００℃、フリ
ーボード部で６００〜９００℃にてガス化し、上記二次
ガス化に用いる溶融炉は、１２００〜１５００℃で高温
燃焼することにより、チャー、タール分をガス化すると
共に灰分を溶融スラグ化して炉底より排出することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、有機性廃棄物の資
源化に係わり、特に、都市ごみ、廃プラスチック、廃Ｆ
ＲＰ、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物、低品位石炭、
廃油ならびにこれらを固化あるいはスラリー化した燃料
代替品等をガス化燃焼し、上記の廃棄物中に含まれる金
属や灰分をリサイクル利用可能な状態で排出するととも
に、回収されるガスにより得られるＣＯ及びＨ₂含有気
体をＮＨ₃（アンモニア）合成用の原料にする有機性廃
棄物の資源化方法と装置に関する。上記の燃料代替品に
は、都市ごみを破砕選別後、生石灰等を添加して圧縮成
形したＲＤＦ（固形化燃料）と称するもの、都市ごみを
破砕後水スラリー化し、高圧下で水熱分解により油化し
たスラリー化燃料が含まれる。ＦＲＰは繊維強化プラス
チックのことであり、廃バイオマスには上下水廃棄物
（夾雑物、し渣、下水汚泥等）、農産廃棄物（もみが
ら、稲わら、余剰産物等）、林産廃棄物（のこくず、バ
ーク、間伐材等）、産業廃棄物（パルプチップ、ダスト
等）、建築廃材等がある。低品位石炭には、石炭化度の
低い泥炭、もしくは選炭時に出るボタ等が含まれる。ま
た、本発明は、オイルシェール、厨芥、獣類の屍体、廃
衣料、紙ごみその他いかなる有機物でも適用可能であ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＮＨ₃（アンモニア）は硝酸、各種肥料
（硝安、硫安、尿素）、アクリロニトリル、カプロラク
タム等の原料として、大量生産されている化学工業上の
基礎原料である。ＮＨ₃はＮ₂とＨ₂から高圧下で触媒
を用いて合成されるが、Ｈ₂は天然ガス、ナフサなどの
スチームリフォーミングか、石油、石炭、石油コークス
などの炭化水素の部分燃焼、いわゆるガス化により得ら
れてきた。一方、都市ごみ、廃プラスチック、廃ＦＲ
Ｐ、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物に代表される有機
性廃棄物は、焼却処理により減容化されるか、あるいは
未処理のまま最終処分（埋立）されてきた。直接、間接
をとわず、これらがリサイクル利用される量は全体から
見ればごく僅かだった。ＮＨ₃の原料であるＨ₂は、天
然ガス、ナフサ、石油、石炭、石油コークス等から作ら
れるが、これらの多くは海外から輸入されるため、二度
にわたる石油ショック以降、アンモニア工業製品は国際
競争力を失うに至った。このため、安価でしかも自国内
で調達可能な原料が久しく切望されてきた。

【０００３】一方、固形廃棄物の焼却処理にも次のよう
な問題や課題があった。これまで焼却処理にはストーカ
ー炉や流動層炉が用いられてきたが、環境保全や資源／
エネルギーのリサイクル上不都合となる点を生じた。す
なわち、燃焼時の空気比が高いため排ガス量が多いこ
と、排ガス中に有害なダイオキシンなどが含まれるこ
と、炉から排出された金属類は酸化されているためリサ
イクルに適さないこと、そして灰埋立地の払底等であ
る。灰溶融設備等の減容設備を設置するところも最近は
増えつつあるが、廃棄物処理装置全体の建設コストや運
転コストを上昇させる結果となった。さらに、最近は固
形廃棄物の有するエネルギーを最大限に有用利用しよう
という気運が高まってきた。固形廃棄物を未処理のまま
陸上投棄することに至っては、投棄場所の確保が困難に
なるとともに、環境保護上容認される事態でなくなって
きた。このため、廃車シュレッダーダスト等はその処分
に困窮を極める状態となった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記した従
来技術の問題点を解決し、利用方法の確立により廃棄物
中の資源を回収するだけでなく、分離再利用のルートを
開き、特に燃焼程度を不完全状態に調製し、ＮＨ₃合成
原料の素となる好ましい組成の合成ガスを生成させ、有
機性廃棄物の焼却や投棄に伴う諸問題を解決すると共
に、安価なＨ₂を得てＮＨ₃合成用等に利用する有機性
廃棄物の資源化方法と装置を提供することを課題とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、有機性廃棄物を２段の分解ガス化にて
Ｈ₂・ＣＯを主体とする合成ガスを得ることにより、得
られたＨ₂をＮＨ₃合成用等の原料とすることを特徴と
する有機性廃棄物の資源化方法としたものである。ま
た、本発明では、分解ガス化工程に関し、（ａ）有機性
廃棄物を部分燃焼する一次ガス化工程と、（ｂ）一次ガ
ス化工程からのガス、チャー、タールをさらに高温にて
部分燃焼によりガス化すると共に、灰分を溶融スラグ化
する二次ガス化工程と、（ｃ）二次ガス化工程からのガ
スを、冷却水と直接接触させるガス冷却工程、の（ａ）
〜（ｃ）の工程を有することを特徴とする有機性廃棄物
の資源化方法としたものである。

【０００６】前記方法における有機性廃棄物は、都市ご
み、固形化燃料、スラリー化燃料、廃プラスチック、廃
ＦＲＰ、バイオマス廃棄物、自動車廃棄物、低品位石
炭、廃油のうちの１種以上を用いることができる。前記
有機性廃棄物には、用いる性状により石炭及び／又はオ
イルコークスといった固体燃料を補助原料として添加す
ることができる。前記ガス化燃焼は、一次ガス化工程と
より高温の二次ガス化工程を組合せたもので、一次ガス
化工程に流動層炉、二次ガス化工程に溶融炉を用いるこ
とが好ましい。該一次ガス化工程に用いる流動層炉は、
流動層部が４５０〜７００℃、フリーボード部が６００
〜９００℃に維持され、供給された廃棄物の部分燃焼を
行う。炉底からは廃棄物中の鉄、銅、アルミニウム等の
金属を未酸化でクリーンな状態で回収される。前記二次
ガス化工程に用いる溶融炉は、ガス化炉から供給される
チャー、タールを含むガスを１２００〜１５００℃の高
温下で瞬時に部分燃焼すると共に灰分を溶融スラグ化し
て炉底より排出する。この時、溶融炉を旋回式溶融炉と
すると、高負荷燃焼が可能になると共に、旋回流に伴う
遠心力のため、ガス中に含まれるチャーは、炉壁に吹寄
せられ、壁面に形成されたスラグ相中で時間をかけて燃
焼される。こうして、チャーの完全燃焼が可能となるた
め、チャーを再燃焼するための装置等は不要となる。こ
れが本発明のもう１つの特徴であり、前記ガス化とスラ
グ化を同時に平行して実施することが極めて有効な資源
化対策となっている。従って、溶融炉としては旋回式溶
融炉を採用することが好ましい。

【０００７】さらに、前記ガス化において、Ｈ₂製造用
のガス化剤として空気分離により得られるＯ₂とスチー
ムの混合ガスを用い、一方、空気分離により得られるＮ
₂はＮＨ₃合成用とする。空気分離には深冷分離法ＰＳ
Ａ、ＴＳＡ法等の吸着法、分離（富活）膜による方法等
がいずれも適用できる。また、ガス化剤に酸素富化した
空気を用いて、Ｈ₂とＮ₂の構成比が３：１となる混合
ガスを得、これをこのままＮＨ₃合成用とすることもで
きる。さらに、本発明では、有機性廃棄物を部分燃焼さ
せる流動層ガス化炉と、該流動層ガス化炉からのガスを
高温にて部分燃焼する溶融炉と、該溶融炉からのガスを
冷却する急冷室を有することを特徴とする有機性廃棄物
の資源化装置としたものである。

【０００８】前記資源化装置においては、急冷室の下流
に、同伴ガス中のＨＣｌ等有害ガス及びダストを除去す
るための洗浄スクラバ、次いでガス中のＣＯとＨ₂Ｏを
Ｈ₂とＣＯ₂に転換するＣＯ転化器を設けると共に、Ｃ
Ｏ転化後にＣＯ₂とＨ₂Ｏを除去する酸性ガス除去装置
と精製されたＨ₂とＮ₂を反応させてＮＨ₃を合成する
反応器を配備することが好ましい。また、前記有機性廃
棄物の資源化装置において、別に、Ｎ₂とＯ₂を分離す
るための空気分離器を備え、分離されたＮ₂を前記ＮＨ
₃合成反応器に導入する手段と、分離されたＯ₂を前記
流動層ガス化炉及び／又は前記溶融炉に導入させる手段
とを配備することが良い。

【０００９】

【発明の実施の形態】現在、焼却処理に代わる新たな環
境保全型の廃棄物処理技術として、「ガス化溶融システ
ム」の開発が進行中であり、本発明もこのシステムを使
用している。本ガス化溶融システムを廃棄物の焼却に使
用した場合の特長を示す。従来の固体燃焼に代わるガス燃焼のため、１．３程
度の低空気比燃焼が実現され、その結果排ガス量は大幅
に低減される。高温燃焼により、排ガス中のダイオキシン類及びそ
の前駆体はほとんど分解される。廃棄物中の灰分は無害なスラグとして回収される。
このため、埋立地の延命化が図れ、路盤材等への利用も
可能となる。システム中にダイオキシン分解や灰溶融の機能が組
み込まれるため、装置全体がコンパクト化され、建設コ
ストもそれぞれの機能を在来型の焼却設備に付加したよ
り安価となる。排ガス量が大幅に低減されることも、排
ガス処理機器のコスト低減に連がる。

【００１０】ガス化炉で生成するガス、チャー、タ
ールのエネルギーを灰の溶融に有効活用できるため、灰
溶融の専用設備を設けたときに必要な電力等が不要とな
り、運転コストを低く保てる。高効率発電型のフローとすることが容易である。鉄、銅、アルミニウム等の金属は、リサイクル可能
な未酸化でクリーンな状態で回収出来る。通常の焼却処理ではＯ₂源として空気を使用するが、こ
れを純Ｏ₂もしくは酸素富活空気に置き換えることによ
り、燃料ガスを回収することが出来る。本発明は、ガス
化溶融システムをＮＨ₃製造設備と一体化したプロセス
とし、都市ごみ、廃プラスチック、廃ＦＲＰ、バイオマ
ス廃棄物、自動車廃棄物等の固形廃棄物や低品位石炭、
廃油を一括してガス化することにより、焼却や投棄に伴
う諸問題を解決するとともに、廃棄物自体の有効利用を
図るものである。

【００１１】有機性廃棄物をガス化するためには、流動
層ガス化炉と溶融炉を組合せたガス化溶融システムを用
いるのが好適である。流動層ガス化炉では砂（硅砂、オ
リビン砂など）、アルミナ、鉄粉、石灰石、ドロマイト
等を流動媒体として用いる。有機性廃棄物のうち、都市
ごみ、バイオマス廃棄物、プラスチック廃棄物、自動車
廃棄物等は３０ｃｍ程度に粗破砕する。固形化燃料、ス
ラリー化燃料はこのまま使用する。低品位石炭は、４０
ｍｍ以下に粗破砕する。これらを、複数のピットに分け
て受入れ、各々のピットで十分攪拌・混合した後に、適
宜ガス化炉に供給する。勿論、ガス化炉への供給は、各
ピットより別々に行っても、混合して行っても良い。ま
た、ガス化される廃棄物の性状（発熱量や水分）によっ
て、必要に応じて石炭やオイルコークス等を補助原料と
して添加する。添加する量は廃棄物の性状により適宜設
定される。

【００１２】有機性廃棄物はガス化炉に供給され、流動
層部にて４５０〜７００℃、フリーボード部にて６００
〜９００℃で一次ガス化を行う。さらに後段の溶融炉に
て１２００〜１５００℃で二次ガス化を行う。一次、二
次のガス化反応にはガス化剤としてＯ₂とＨ₂Ｏの混合
ガスあるいはＯ₂単独を必要に応じ予熱して用いる。従
って、それぞれの段階でのガス化に必要な熱量は、原料
の部分燃焼により得られる。流動層部でのガス化により
ガス、タール、チャーが生成するが、温度が低いほどタ
ールとチャーの生成率は増加し、ガスの生成率は減少す
る。一方廃棄物に含まれる金属のうち融点が流動層温度
より高いものは、ガス化炉の炉底より流動媒体と共に排
出される。従って、例えばアルミニウムを回収するに
は、流動層温度をアルミニウムの融点である６６０℃よ
り低くすれば良い。

【００１３】ガス化炉のフリーボード部では６００〜９
００℃でガス化が行われるが、分解されなかったタール
とチャーもまだかなり残留している。フリーボードでの
ガス化により、溶融炉の負荷軽減とガス化速度の上昇が
実現し、溶融炉の小型化が可能となった。また、ガス化
炉のフリーボード部の容積を、ガス化に有効に活用出来
る。但し、フリーボードでのガス化は必須ではない。後
段の溶融炉では１２００〜１５００℃の二次ガス化によ
り、タールとチャーは完全に分解され、生成ガスは
Ｈ₂、ＣＯ、ＣＯ₂、Ｎ₂、Ｈ₂Ｏから成るガスとな
る。また、溶融スラグ化した灰分は、溶融炉の炉底より
連続的に排出された後に水砕され、骨材、その他の土木
建築材の資材として利用される。

【００１４】ガス化炉の流動層温度を４５０℃〜７００
℃にするのは、次のような理由による。図４に、ＲＤＦ
の窒素雰囲気中における熱分解特性を示す。一次ガス化
工程では廃棄物等をガス、タールの気体成分はなるべく
多く、可燃物と灰分から成る固体成分は少なくすること
が望ましい。固体成分チャーは、小粒径のものはガス化
炉内の上昇気流に乗って溶融炉へ搬送されるが、流動層
で粉砕されていない大粒径のものは、不燃物とともに炉
下から排出される。固体成分になる割合が多いと、流動
層に蓄積するのを防ぐために、炉下から排出する量を増
やさねばならない。排出されたチャーは、砂や不燃物を
除去した後に再利用されるが、その量は少ないことが望
ましい。図４に示す如く、熱分解温度が下がるほど、固
体成分が多く発生する。しかも、４５０℃以下では熱分
解速度が極度に遅くなり、未分解物が流動層上に堆積す
るため運転が困難となる。逆に温度が上がる程、固体成
分の割合は少なくなるため、ガス化にとっては有利とな
る。ところが、廃棄物等は可能な限り無破砕に近い状態
でガス化炉に投入するため、温度が高くなり過ぎると、
反応速度が上がる。このため、廃棄物の供給に伴う量の
変動が、ガス発生量や炉内圧の変動をもたらし、後段の
溶融炉の運転に悪影響を及ぼす。例えば廃車シュレッダ
ーダストを用いたガス化溶融のテストより、ガス化温度
を６５０℃以下とすれば、排ガス中のＣＯを１０ｐｐｍ
以下に抑えられることが判明した。また、廃棄物には金
属を含むものが多いが、これら金属を酸化されない状態
で回収しリサイクル利用することは重要なテーマであ
る。金属の中ではアルミの回収が重要であるが、アルミ
の融点は６６０℃であるから、ガス化温度はこれより低
くなければならない。従ってガス化の上限温度を６６０
℃乃至６５０℃とすることが好ましいのである。

【００１５】通常、化学工業原料用の合成ガスを製造す
る場合、ガス化は１０〜４０ａｔｍの加圧下で行うが、
ガス化を常圧で行い、ＣＯ転化以降のガス精製を３０〜
４０ａｔｍの加圧下で行うことも現実的な方法として考
えられる。ガス化炉で用いるガス化剤には空気を深冷分
離して得られる純Ｏ₂に通常Ｈ₂Ｏを混合して用いる
が、酸性ガス除去工程で回収されるＣＯ₂を混合しても
よい。同じく空気の深冷分離より得られるＮ₂は、直接
ＮＨ₃合成用の原料として用いる。別法として、ガス化
剤にＯ₂富活した空気を用いる方法も考えられる。Ｏ₂
濃度を調節することによりＣＯ転化後のＨ₂とＮ₂の構
成比が３：１となるようにすれば、そのままＮＨ₃合成
用の原料ガスとすることが可能である。ただし、ガス流
量が増えるためガス処理用の機器サイズが大きくなると
いう欠点がある。このように廃棄物をＮＨ₃合成の原料
として用いる場合、廃棄物の量の確保、あるいは質の安
定化といった問題が存在する。また、操業中、廃棄物の
質の変化に如何に対処するかといった問題もある。

【００１６】こうした問題を現実的な方法で解決するた
めに、廃棄物だけでの安定運転が困難な場合やプラスト
の立上げ時等は、本発明では、廃棄物に石炭あるいはオ
イルコークスといった高カロリーで性状の安定した、し
かもＨ₂製造に実績のある固体燃料を併用して使用して
も良い。すなわち、石炭あるいはオイルコークスを常時
全体の２〜４割程度になるよう配合することにより、ガ
ス化原料の量、質の安定化を図ることが可能となる。操
業中、何らかの原因で廃棄物の質が低下し、生成ガス中
のＨ₂やＣＯの濃度が低下した場合には、上記固形燃料
の供給割合を増すことにより、生成ガスの性状を安定化
させることが出来る。なお、ここで使用する石炭とは、
廃棄物に属する低品位炭ではなく、むしろ石炭化度の高
い亜瀝青炭や瀝青炭クラスのものが良い。

【００１７】次に、本発明を図面を用いて具体的に説明
する。図１は、通常廃棄物の焼却に用いられるガス化溶
融システムの構成図である。図において、１はホッパ
ー、２は定量供給装置、３は流動層ガス化炉、４は流動
層、５はフリーボード、６はバーナ、７はトロンメル、
８はバケットコンベア、９は旋回式溶融炉、１０は一次
燃焼室、１１は二次燃焼室、１２はスラグ分離部、１３
はバーナである。ａは有機性廃棄物、ｂは空気（流動層
用）、ｂ′は空気（フリーボード用）、ｂ″は空気（溶
融炉用）、ｃは粗大不燃物、ｄは硅砂、ｅは生成ガス、
ｅ′は燃焼排ガス、ｆはスラグである。

【００１８】予め必要に応じ破砕された有機性廃棄物ａ
は、ホッパー１に供給された後に、スクリュー式の定量
供給装置２を用いて流動層ガス化炉３に供給される。流
動層ガス化炉３の下方からは空気ｂがガス化剤として送
入され、分散板上に硅砂の流動層４が形成される。有機
性廃棄物ａは流動層４の上方に投入され、４５０〜７０
０℃に保持された流動層４内で空気中のＯ₂と接触し、
速やかに熱分解ガス化される。ガス化炉３の炉底からは
流動媒体が不燃物とともに排出され、トロンメル７によ
り粗大不燃物ｃが除去される。分離された硅砂ｄはバケ
ットコンベア８により上方へ搬送され、流動層ガス化炉
３に戻される。粗大不燃物ｃ中には金属が含まれるが、
実用的には流動層温度を５００〜６００℃とすることに
より、鉄、銅、アルミニウムを未酸化でクリーンな状態
で回収できる。

【００１９】流動層４に投入された有機性廃棄物ａは、
熱分解ガス化によりガス、タール、炭化物となる。ガス
とタールは、気化して炉内を上昇する。炭化物は流動層
４の攪乱運動により微粉砕されてチャーとなる。チャー
は多孔質で軽いため、生成ガスの上向きの流れに同伴さ
れる。流動媒体に固い硅砂を用いることで、炭化物の粉
砕は促進される。フリーボート５には空気ｂ′が吹き込
まれ、６００〜９００℃で再度ガス化が行われる。こう
して、ガス成分の低分子化と、タール、チャーの分解が
進む。炉頂より排出された生成ガスｅは、旋回式溶融炉
９の一次燃焼室１０に供給され、予熱された空気ｂ″と
旋回流中で混合しながら、１２００〜１５００℃で高速
燃焼する。燃焼は二次燃焼室１１で完結し、燃焼排ガス
ｅ′はスラグ分離部１２より排出される。高温燃焼に伴
ないチャーに含まれる灰分はスラグミストとなり、旋回
流の遠心力により一次燃焼室１０の炉壁上の溶融スラグ
相に捕捉され、炉壁を流れ下って二次燃焼室１１に入
り、スラグ分離部１２の底部より流下する。なお、旋回
式溶融炉９の一次燃焼室１０と二次燃焼室１１には、昇
温用のバーナ１３が１台ずつ設置される。こうして、
１．３程度の低空気燃焼と灰分の溶融スラグ化が達成さ
れる。

【００２０】図２は、本発明に用いるガス化溶融システ
ムの別の構成図で、１０〜４０ａｔｍの合成ガス製造に
用いられる。図において、図１と同じ符号は同じ意味を
有し、１４、１４′はロックホッパ、１５、１５′はス
クリーン、１６は流動媒体循環ライン、１７は旋回式溶
融炉（一体型）、１８は高温ガス化室、１９は急冷室、
２０はサイクロン、２１はガススクラバー、２２はセト
ラーである。なお、ａ′は補助燃料用の石炭又はオイル
コークス、ｇとｇ′はＯ₂とＨ₂Ｏの混合ガスからなる
ガス化剤、ｇ″はＯ₂である。予め破砕された有機性廃
棄物ａは、ロックホッパー等（図示せず）を介して流動
層ガス化炉３に定量供給される。流動層ガス化炉３の下
方からはＯ₂とＨ₂Ｏの混合物がガス化剤ｇとして送入
され、分散板上に硅砂の流動層４が形成される。有機性
廃棄物ａは流動層４の上方に投入され、４５０〜７００
℃、圧力１０〜４０ａｔｍに保持された流動層４内でガ
ス化剤ｇと接触し、速やかに熱分解ガス化される。流動
層ガス化炉３の炉底からは流動媒体が不燃物とともに排
出され、ロックホッパ１４を通り、スクリーン１５によ
り粗大不燃物ｃが除去される。篩下の硅砂ｄはバケット
コンベア等により構成される流動媒体循環ライン１６に
より上方へ搬送され、流動層ガス化炉３に戻される。粗
大不燃物ｃ中には金属が含まれるが、実用的には流動層
温度を５００〜６００℃とすることにより、鉄、銅、ア
ルミニウムを未酸化でクリーンな状態で回収できる。

【００２１】流動層４でのガス化によりガス、タール、
炭化物が生成する。ガスとタールは、気化して炉内を上
昇する。炭化物は流動層４の攪乱運動により微粉砕され
てチャーとなる。チャーは多孔質で軽いため、生成ガス
の上向きの流れに同伴される。流動媒体に固い硅砂を用
いることで、炭化物の粉砕は促進される。フリーボート
５にはＯ₂とＨ₂Ｏの混合物からなるガス化剤ｇ′が吹
き込まれ、６００〜９００℃でガス化が行われる。こう
して、ガス成分の低分子化と、タール、チャーの分解が
進む。炉頂より排出された生成ガスｅ″は、旋回式溶融
炉１７の高温ガス化室１８に供給され、予熱されたＯ₂
からなるガス化剤ｇ″により、１２００〜１５００℃で
燃焼ガス化する。ガス中の灰分は高温のためにスラグミ
ストとなり、ガスとともに急冷室１９に入る。急冷室に
て水砕されたスラグは、ロックホッパ１４′を介して外
部に排出され、スクリーン１５′により、粗粒スラグ
ｆ′と微細スラグｆ″に分別される。

【００２２】図３は、本発明の有機性廃棄物からのＮＨ
₃を合成する場合の全体工程図である。図において、２
３は空気分離、２４は有機性廃棄物の一次ガス化、２５
は高温での二次ガス化とガスの急冷、２６は水によるガ
スの冷却洗浄、２７はＣＯ転化、２８はレクチゾール法
による酸性ガス除去、２９はＮ₂洗浄、３０はアンモニ
ア合成、ｉは空気、ｊはＯ₂、ｋはＮ₂、ｌはＮＨ₃、
Ｏは酸性ガス＋Ｈ₂Ｏを示す。空気ｉは２３の空気分離
によりＯ₂のｊとＮ₂のｋに分けられ、Ｏ₂のｊは有機
性廃棄物ａを一次ガス化２４及び高温二次ガス化２５す
るガス化剤として２４及び２５に供給される。空気分離
手段には、通常深冷分離法が用いられる。

【００２３】有機性廃棄物ａと補助原料ａ′を２４、２
５にてガス化し、生成した合成ガスを冷却するまではす
でに図３で説明した通りである。次いで、冷却・洗浄工
程２６にてガス中のＨＣｌやダストの除去が行われる
が、これには水スクラバーを用いるのが一般的である。
一方、２５の工程より水砕されたスラグが排出される。
２７はＣＯ転化で、ガス中のＣＯとＨ₂Ｏをコバルト−
モリブデン系の低温硫黄活性触媒上でＣＯ転化反応によ
りＨ₂とＣＯ₂に転換する。なお、ＣＯ転化用のＨ₂Ｏ
は２５のガスの急冷時で発生したものを用いる。さら
に、２８では低温メタノールを吸収液とするレクチゾー
ル法により、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｓ（硫化水素）、ＣＯＳ（硫
化カルボニル）といった酸性ガスとＨ₂Ｏを吸収除去す
る。２８からのガスには、３０でのＮＨ₃合成の触媒毒
となるＣＯ、ＣＯ₂が微量含まれるため、液体窒素によ
り洗浄除去する。これが２９のＮ₂洗浄の工程である。
こうして２２０ａｔｍ程度に圧縮されたＨ₂とＮ₂の混
合ガスは鉄触媒下で反応させることによりＮＨ₃が合成
される。

【００２４】

【発明の効果】本発明により、以下の効果を奏する。ＮＨ₃合成用等のＨ₂源を、安価でしかも自国内で
調達可能な有機性廃棄物に転換出来る。これにより、Ｎ
Ｈ₃の製造原価を大幅に引き下げられる。有機性廃棄物をガス化してＨ₂とすることにより、
従来の焼却処理に伴う様々な問題を回避出来る。すなわ
ち、排ガスが無くなり、ダイオキシン類は生成しない。
また、廃棄物中の灰分は無害なスラグとなるため、埋立
地の延命化が図れるとともに、路盤材等への利用も可能
となる。

【００２５】廃棄物中に含まれる鉄、銅、アルミと
いった金属は、リサイクル可能な酸化を受けない状態で
回収出来る。こうして、廃棄物の有効利用と環境保全の
立場から、有機性廃棄物のガス化設備をアンモニア合成
設備に隣接して建設し、両者間を原料利用の面から有機
的に結合することにより、トータルシステムとしてのメ
リットを享受出来る。廃棄物に、石炭あるいはオイルコークスといった固
体燃料を補助的に供給することにより、廃棄物の質、量
の変動の問題に対処可能となる。特に、廃棄物の質の低
下による生成ガス性状の悪化に対しては、固体燃料の混
合比率を増すことにより、安定な操業を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いるガス化溶融システムの構成図。

【図２】本発明に用いるガス化溶融システムの別の構成
図。

【図３】本発明の廃棄物からＮＨ₃を合成する場合の全
体工程図。

【図４】ＲＤＦのＮ₂雰囲気中における熱分解特性を示
すグラフ。

【符号の説明】

１：ホッパー、２：定量供給装置、３：流動層ガス化
炉、４：流動層、５：フリーボード、６：バーナ、７：
トロンメル、８：バケットコンベア、９：旋回式溶融
炉、１０：一次燃焼室、１１：二次燃焼室、１２：スラ
グ分離図、１３：バーナ、１４、１４′：ロックホッ
パ、１５、１５′：スクリーン、１６：流動媒体循環ラ
イン、１７：旋回式溶融炉（一体型）、１８：高温ガス
化室、１９：急冷室、２０：サイクロン、２１：ガスス
クラバー、２２：セトラー、２３：空気分離、２４：一
次ガス化、２５：二次ガス化、２６：冷却洗浄、２７：
ＣＯ転化、２８：酸性ガス除去、２９：Ｎ₂洗浄、３
０：アンモニア合成ａ：有機性廃棄物、ａ′：石炭又はオイルコークス、
ｂ：空気（流動層用）、ｂ′：空気（フリーボード
用）、ｂ″：空気（溶融炉用）、ｃ：粗大不燃物、ｄ：
硅砂、ｅ、ｅ″、ｅ′″、ｅ″″：生成ガス、ｅ′：燃
焼排ガス、ｆ：スラグ、ｆ′：粗粒スラグ、ｆ″：微細
スラグ、ｇ，ｇ′：ガス化剤（Ｏ₂とＨ₂Ｏの混合ガ
ス）、ｇ″：Ｏ₂、ｉ：空気、ｊ：Ｏ₂、ｋ：Ｎ₂、
ｌ：ＮＨ₃、ｍ：Ｈ₂Ｏ、ｎ：燃料ガス、Ｏ：酸性ガス
＋Ｈ₂Ｏ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤並晶作東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者高野和夫東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者入江正昭東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者廣勢哲久東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者永東秀一東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者大下孝裕東京都大田区羽田旭町11番１号株式会社荏原製作所内 (72)発明者福田俊男東京都品川区東品川２丁目３番11号ＵＢＥビル宇部興産株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機性廃棄物をガス化して得られるガス
中のＣＯとＨ₂Ｏを、ＣＯ転化反応によりＨ₂に転換
し、該Ｈ₂をＮＨ₃合成原料に供すると共に、不燃物を
スラグとして回収することを特徴とする有機性廃棄物の
資源化方法。
【請求項２】（ａ）有機性廃棄物を部分燃焼する一次
ガス化工程と、（ｂ）一次ガス化工程からのガス、チャ
ー、タールをさらに高温にて部分燃焼によりガス化する
と共に、灰分を溶融スラグ化する二次ガス化工程と、
（ｃ）二次ガス化工程からのガスを、急冷するガス冷却
工程、の（ａ）〜（ｃ）の工程を有することを特徴とす
る請求項１記載の有機性廃棄物の資源化方法。
【請求項３】前記一次及び／又は二次ガス化工程が、
１０〜４０気圧の加圧下で進行することを特徴とする請
求項２記載の有機性廃棄物の資源化方法。
【請求項４】一次及び／又は二次ガス化工程は、ガス
化剤として、空気を気体分離工程でＮ₂とＮ₂を含まな
い気体に分離した後、該Ｎ₂を含まない気体を用いるこ
とを特徴とする請求項２記載の有機性廃棄物の資源化方
法。
【請求項５】前記有機性廃棄物に、石炭及び／又はオ
イルコークス等の固体燃料を補助原料として添加するこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の有機性廃棄物の資
源化方法。
【請求項６】前記一次ガス化工程には、流動層炉を用
い、二次ガス化工程には溶融炉を用いることを特徴とす
る請求項２記載の有機性廃棄物の資源化方法。
【請求項７】前記一次ガス化工程に用いる流動層炉
は、流動層部を４５０〜７００℃、フリーボード部を６
００〜９００℃とし、炉底より廃棄物中の鉄、銅、アル
ミニウム等の金属を未酸化でクリーンな状態で回収する
ことを特徴とする請求項６記載の有機性廃棄物の資源化
方法。
【請求項８】前記二次ガス化工程に用いる溶融炉は、
１２００〜１５００℃とし、灰分を溶融スラグ化して炉
底より排出することを特徴とする請求項６記載の有機性
廃棄物の資源化方法。
【請求項９】請求項１記載のＮＨ₃合成は、得られた
Ｈ₂を、触媒存在下でＮ₂と反応させてＮＨ₃を得るこ
とを特徴とする有機性廃棄物の資源化方法。
【請求項１０】有機性廃棄物を部分燃焼させる流動層
ガス化炉と、該流動層ガス化炉からのガスを高温にて部
分燃焼する溶融炉と、該溶融炉からのガスを急冷する急
冷室と、ガス中の有害ガスとダストを除去する洗浄スク
ラバと、ガス中のＣＯとＨ₂ＯをＨ₂とＣＯ₂に転換す
るＣＯ転化器と、ガス中のＣＯ₂とＨ₂Ｏを除去する酸
性ガス除去装置と、精製されたＨ₂とＮ₂を反応させて
ＮＨ₃を合成する反応器を有することを特徴とする有機
性廃棄物の資源化装置。
【請求項１１】請求項１０記載の資源化装置におい
て、別に、Ｎ₂とＯ₂を分離するための空気分離器を備
え、分離されたＮ₂を前記ＮＨ₃合成反応器に導入する
手段と、分離されたＯ₂を前記流動層ガス化炉及び／又
は溶融炉に導入させる手段とを配備したことを特徴とす
る有機性廃棄物の資源化装置。