JP2018039989A - 有機物質の低分子化方法および有機物質の低分子化システム - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギー性に優れた有機物質の低分子化方法および有機物質の低分子化システムを提供する。【解決手段】流動媒体が収容された流動層反応炉２の内部にガス化剤を供給することによって、流動層反応炉２の内部に上記流動媒体による流動層１０を形成し、上記流動層に有機物質を供給して、上記有機物質と上記ガス化剤とを反応させることによって、上記有機物質を改質して低分子化し、流動層１０を形成している上記流動媒体を、連続的又は間欠的に、流動層反応炉２の外部に抜き出して加熱炉４において加熱した後に流動層反応炉２の内部に戻す、有機物質の低分子化方法であって、生成される排熱を回収する、有機物質の低分子化方法。【選択図】図４

Description

本発明は、有機物質の低分子化方法および有機物質の低分子化システムに関する。

従来、廃プラスチックなどの有機物質を改質して低分子化することが行なわれている。

例えば、特許文献１の［請求項１］には、「冶金炉で発生した一酸化炭素を含有する排ガス（ｇ_０）に過剰の水蒸気を添加してシフト反応を行わせることで、シフト反応で生成した水素および炭酸ガスと、シフト反応に消費されなかった水蒸気とを含む混合ガス（ｇ）とし、この混合ガス（ｇ）を有機物質に接触させ、有機物質を改質して低分子化する方法において、真密度が４〜８ｇ／ｃｍ^３であって、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒの中から選ばれる少なくとも１種を含有する粉粒体（ｆ）を少なくとも流動媒体（ｍ）の一部とする流動層低分子化炉において、混合ガス（ｇ）を有機物質に接触させ、有機物質を改質して低分子化するとともに、この低分子化反応で副生するチャーと流動媒体（ｍ）をロータリーキルン燃焼炉に導き、このロータリーキルン燃焼炉でチャーを空気燃焼させることで流動媒体（ｍ）を加熱し、この加熱された流動媒体（ｍ）を前記流動層低分子化炉に循環させることを特徴とする有機物質の低分子化方法」が開示されている。

特開２０１５−１３１９１６号公報

近年、環境問題に対する関心の高まりから、省エネルギーの要請が高まっている。
特許文献１に記載された「有機物質の低分子化方法」は、省エネルギー性が不十分である場合があった。

そこで、本発明は、省エネルギー性に優れた有機物質の低分子化方法および有機物質の低分子化システムを提供することを目的とする。

本発明者らは、以下の構成を採用することによって、上記目的が達成されることを見出した。すなわち、本発明は、以下の［１］〜［１２］を提供する。

［１］流動媒体が収容された流動層反応炉の内部にガス化剤を供給することによって、上記流動層反応炉の内部に上記流動媒体による流動層を形成し、上記流動層に有機物質を供給して、上記有機物質と上記ガス化剤とを反応させることによって、上記有機物質を改質して低分子化し、上記流動層を形成している上記流動媒体を、連続的または間欠的に、上記流動層反応炉の外部に抜き出して加熱炉において加熱した後に上記流動層反応炉の内部に戻す、有機物質の低分子化方法であって、生成される排熱を回収することを特徴とする、有機物質の低分子化方法。
［２］上記排熱として、上記加熱炉において上記流動媒体を加熱する際に排出される排ガスの排熱を回収する、上記［１］に記載の有機物質の低分子化方法。
［３］上記加熱炉において上記流動媒体を加熱する際の加熱温度が、５００℃以上である、上記［１］または［２］に記載の有機物質の低分子化方法。
［４］上記ガス化剤が、シフト反応器において、一酸化炭素を含有する原料ガスに過剰の水蒸気を添加してシフト反応させることによって得られる、上記シフト反応によって生成した水素および二酸化炭素と、上記シフト反応に使用されなかった上記水蒸気とを含有する混合ガスであり、回収した上記排熱を、上記シフト反応器において利用する、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の有機物質の低分子化方法。
［５］回収した上記排熱を、上記加熱炉において利用する、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の有機物質の低分子化方法。
［６］上記加熱炉が、ロータリーキルンである、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の有機物質の低分子化方法。

［７］内部に流動媒体を収容する流動層反応炉と、上記流動層反応炉にガス化剤を供給することによって、上記流動層反応炉の内部に上記流動媒体による流動層を形成させるガス化剤供給部と、上記流動層に有機物質を供給して、上記有機物質と上記ガス化剤とを反応させることによって、上記有機物質を改質して低分子化させる有機物質供給部と、上記流動層を形成している上記流動媒体を、連続的または間欠的に、上記流動層反応炉の外部に抜き出して、上記流動層反応炉の内部に戻す、流動媒体循環部と、上記流動層反応炉の外部に抜き出された上記流動媒体を、上記流動層反応炉の内部に戻される前に加熱する加熱炉と、を備える有機物質の低分子化システムであって、生成される排熱を回収することを特徴とする、有機物質の低分子化システム。
［８］上記加熱炉において上記流動媒体を加熱する際に排出される排ガスの排熱を回収する回収部を備える、上記［７］に記載の有機物質の低分子化システム。
［９］上記加熱炉において上記流動媒体を加熱する際の加熱温度が、５００℃以上である、上記［７］または［８］に記載の有機物質の低分子化システム。
［１０］上記ガス化剤供給部が、一酸化炭素を含有する原料ガスに過剰の水蒸気を添加してシフト反応させることによって、上記シフト反応によって生成した水素および二酸化炭素と、上記シフト反応に使用されなかった上記水蒸気とを含有する混合ガスが得られるシフト反応器であり、上記ガス化剤が、上記混合ガスであり、回収した上記排熱を、上記シフト反応器に送り上記シフト反応器において利用させる、上記［７］〜［９］のいずれかに記載の有機物質の低分子化システム。
［１１］回収した上記排熱を、上記加熱炉に送り上記加熱炉において利用させる、上記［７］〜［１０］のいずれかに記載の有機物質の低分子化システム。
［１２］上記加熱炉が、ロータリーキルンである、上記［７］〜［１１］のいずれかに記載の有機物質の低分子化システム。

本発明によれば、省エネルギー性に優れた有機物質の低分子化方法および有機物質の低分子化システムを提供することができる。

有機物質の低分子化システムを示す模式図である。 排ガスの排熱をシフト反応器において利用する態様を示す模式図である。 排ガスの排熱をロータリーキルンにおいて利用する態様を示す模式図である。 排ガスの排熱をシフト反応器およびロータリーキルンにおいて利用する態様を示す模式図である。 ロータリーキルンを示す模式図である。 流動層型の加熱炉を示す模式図である。

以下、図１〜図４に基づいて、本発明（有機物質の低分子化方法、および、有機物質の低分子化システム）の好適な実施形態を説明する。もっとも、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されない。
以下の説明においては、「有機物質の低分子化方法」を単に「低分子化方法」ともいい、また、「有機物質の低分子化システム」を単に「低分子化システム」ともいう。

＜有機物質の低分子化の概要＞
図１は、有機物質の低分子化システム１００を示す模式図である。
図１に示す低分子化システム１００は、流動媒体が収容された流動層反応炉２を主体に構成されている。流動層反応炉２に収容される流動媒体としては、特に限定されず、従来公知の流動媒体を適宜使用でき、例えば、粉粒分が鉄を主成分とする製鉄所副生ダストなどが挙げられる。

低分子化システム１００は、概略的には、流動層反応炉２の下部に、ガス化剤供給部としてのシフト反応器１が供給管１４０を介して接続され、流動層反応炉２の上部には、加熱炉としてのロータリーキルン４とホットサイクロン６０とが配置されている。
以下、図１に示す低分子化システム１００を、より詳細に説明する。まず、流動層反応炉２およびシフト反応器１について、説明する。

流動層反応炉２の内部には、ガス分散板１２が配置されている。流動層反応炉２の内部におけるガス分散板１２の下側には、風箱１３が形成されている。
流動層反応炉２においては、ガス分散板１２の下側の風箱１３に、シフト反応器１から、供給管１４０を介して、ガス化剤が導入される。このガス化剤が、ガス分散板１２から上方に吹き出すことによって、ガス分散板１２の上側に流動媒体による流動層１０が形成される。
ガス分散板１２から吹き出すガス化剤の流速は、特に限定されないが、例えば、０．０５〜２ｍ／ｓｅｃ程度である。

流動層反応炉２に供給するガス化剤としては、特に限定されず、公知のガス化剤を使用することができ、例えば、特許文献１に示される混合ガスなどが挙げられる。
低分子化システム１００においては、流動層反応炉２に供給するガス化剤が、シフト反応器１において得られる混合ガスであることが好ましい。

シフト反応器１においては、一酸化炭素を含有する原料ガス（例えば、製鉄所副生ガス）に過剰の水蒸気を添加してシフト反応（水性ガスシフト反応）を行なわせる。これにより、シフト反応器１においては、シフト反応によって生成した水素および二酸化炭素と、シフト反応に使用されなかった水蒸気とを含有する混合ガスが得られる。

シフト反応器１において、シフト反応を進行させる際の温度は、比較的低温でよく、例えば、１５０〜３５０℃であり、１５０〜２５０℃が好ましい。

シフト反応器１の構成は任意であり、特に限定されず、例えば、シフト反応用の触媒が充填された固定床反応器などの従来公知の反応装置を使用できる。
シフト反応用触媒としては、例えば、酸化鉄−酸化クロム系触媒、酸化亜鉛−酸化銅系触媒などが挙げられるが、これらに限定されず、従来公知のシフト反応用触媒を適宜使用できる。
また、シフト反応器１は、一酸化炭素を含有する原料ガスおよび／または水蒸気を加熱するための熱交換器を有することが好ましい。

このようなシフト反応器１において得られた混合ガスが、ガス化剤として、供給管１４０を介して、流動層反応炉２に供給される。

一方、流動層反応炉２の上部からは、有機物質供給部としての振動フィーダ１９０によって、有機物質が、流動層反応炉２の内部の流動層１０に、連続的または間欠的に供給される。

有機物質としては、特に限定されないが、高分子量の有機物質が好適であり、例えば、樹脂類（通常、廃プラスチック）、廃油およびバイオマスなどが挙げられ、これらを１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
樹脂類としては、特に限定されず、例えば、ＰＥ（ポリエチレン）およびＰＰ（ポリプロピレン）などのポリオレフィン類；ＰＡ（ポリアミド）およびＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの熱可塑性ポリエステル類；ＰＳ（ポリスチレン）などのエラストマー類；熱硬化性樹脂類；合成ゴム類；発砲スチロール；などが挙げられる。
廃油としては、特に限定されず、例えば、使用済みの各種鉱物油、天然油脂類、合成油脂類、各種脂肪酸エステル類、および、これらの混合物などが挙げられる。
バイオマスとしては、特に限定されず、例えば、下水汚泥、紙、木材（例えば、建設廃木材、梱包・運送廃木材、間伐材など）などが挙げられる。

有機物質供給部は、特に限定されない。固体の有機物質の場合、図１においては、振動フィーダ１９０によって自由落下させているが、気送で供給してもよい。液体の有機物質の場合は、スプレーノズルなどによって噴霧してもよい。また、供給位置は、流動層反応炉２の上部に限定されず、ガス分散板１２の上部などであってもよい。

流動層１０に供給された有機物質は、流動層１０においてガス化剤と反応することによって改質され、低分子化されて、気体生成物となる。
流動層反応炉２において有機物質を低分子化する際の反応温度は、有機物質の種類に応じて適宜選択されるが、例えば、有機物質が廃プラスチックまたはバイオマスである場合は、４００〜９００℃程度であり、６００〜９００℃が好ましい。

得られた気体生成物を含むガス（生成ガス）は、流動層反応炉２から排出管８を通じて排出された後、１次集塵機９ａおよび２次集塵機９ｂにおいて、それぞれ、ガス中に飛散した流動媒体および有機物質の灰分が捕集される。
１次集塵機９ａは、例えばサイクロンであり、２次集塵機９ｂは、例えば乾式集塵機または湿式集塵機である。図１においては、１次集塵機９ａは、流動層反応炉２の外部に設置されているが、流動層反応炉２の内部に設置してもよい。

１次集塵機９ａにおいて捕集された流動媒体（流動媒体を主体とする捕集物）は、図１に示すように、返送管１１を通じて、流動層反応炉２に循環されることが好ましい。

２次集塵機９ｂを通過した生成ガスは、気体燃料として好適であり、また、例えば、鉄鉱石の還元剤などの製鉄所で用いられる還元剤としても使用できる。
生成ガスは、可燃成分が一酸化炭素およびＣ_１〜Ｃ_４程度の炭化水素からなり、そのＬＨＶが約４〜８Ｍｃａｌ／Ｎｍ^３であるため、高い発熱量を持つ。
また、生成ガスは、一酸化炭素およびＣ_１〜Ｃ_４の炭化水素の含有率が高いことから、天然ガス代替として、高炉の還元剤および焼結鉱製造プロセスの凝結剤等としても使用できる。

このような有機物質の低分子化の操業中、流動層１０を形成する流動媒体を、連続的または間欠的に、流動層反応炉２の外部に抜き出して加熱した後に、再び流動層反応炉２の内部に戻す。抜き出された流動媒体は、流動層反応炉２よりも高い位置に設置されたロータリーキルン４において加熱される。加熱されて流動層反応炉２に戻された流動媒体は、流動層反応炉２の熱源となる。

このような流動媒体の循環を実現するために、流動層反応炉２の中間位置に、抜出管３０の一端が接続されている。流動層反応炉２の内部において、流動層１０を形成している流動媒体（の一部）は、抜出管３０との接続位置に達することによって、抜出管３０の中を自由落下して、流動層反応炉２の外部に抜き出される。

なお、有機物質の低分子化において、チャーが副生する場合がある。この場合、副生したチャーも、流動層１０を形成している流動媒体と共に、抜出管３０を介して、流動層反応炉２の外部に抜き出される。

抜出管３０とロータリーキルン４とは、輸送管７ａによって接続されている。輸送管７ａに気送用ガスを流すことによって、流動層反応炉２から抜き出された流動媒体は、ロータリーキルン４に輸送される。輸送管７ａに流す気送用ガスとしては、窒素が好ましい。

輸送管７ａに流す気送用ガスとして窒素（気送用窒素）を用いる場合、ロータリーキルン４における酸素濃度低下を防止するために、ロータリーキルン４の入側に、流動媒体を気送用窒素から分離するためのホットサイクロン１５０を設けることが好ましい。

ホットサイクロン１５０において、気送用窒素と流動媒体とが分離される。気送用窒素から分離された流動媒体は、ロータリーキルン４に導入されて、加熱される。
なお、流動媒体が、チャーと共に流動層反応炉２の外部に抜き出された場合、このチャーも、流動媒体と共にロータリーキルン４に導入されて、燃焼される。この燃焼によって、燃焼排ガスが排出される。
このように、ロータリーキルン４における流動媒体の加熱に際しては、燃焼排ガスなどの排ガスが排出される。

ここで、本発明に用いる加熱炉としてロータリーキルンが特に好適である理由を、図５および図６に基づいて説明する。

図５は、ロータリーキルン４を示す模式図である。ロータリーキルン４には、上述したように、流動媒体およびチャーが供給され、更に、燃料および支燃剤が供給される。このようなロータリーキルン４内において、その上部には燃焼火炎４ａ（温度Ｔ_ｂ，ｋ）が形成され、下部には流動媒体の移動層４ｂ（出口温度Ｔ_ｍ，ｋ）が形成される。排ガスは、温度Ｔ_ｅ，ｋでロータリーキルン４から排出される。このとき、一般的には、Ｔ_ｂ，ｋ＞Ｔ_ｅ，ｋ≧Ｔ_ｍ，ｋが成立する。

図６は、流動層型の加熱炉４４を示す模式図である。図６に示す流動層型の加熱炉４４は、ロータリーキルン４とは異なる、他の代表的な加熱炉である。加熱炉４４には、その上部から、流動媒体およびチャーが供給される。一方、加熱炉４４には、その下部から燃料および支燃剤が供給されて、温度Ｔ_ｂ，ｆの高温気体４４ａが生成する。加熱炉４４内においては、高温気体４４ａが分散板４４ｂを通り、流動媒体が流動化して、流動層４４ｃが形成される。流動媒体は、加熱されて温度Ｔ_ｍ，ｆで排出され、排ガスは、温度Ｔ_ｅ，ｆで流動層４４ｃの上部から排出される。このとき、一般的には、Ｔ_ｂ，ｆ＞Ｔ_ｍ，ｆ＝Ｔ_ｅ，ｆが成立する。

図５に基づいて説明したロータリーキルン４を使用した場合、ロータリーキルン４の内壁に直接作用する燃焼火炎４ａの温度Ｔ_ｂ，ｋは、運転条件により様々に調整できる。ロータリーキルン４の内壁には、流動媒体に同伴されるチャー等が固着して、流動媒体の移動に支障をきたす場合がある。しかし、温度Ｔ_ｂ，ｋを一時的に高温化することにより、固着物を容易に燃焼除去できる。

これに対して、図６に基づいて説明した流動層型の加熱炉４４の内壁にチャー等の固着物が生成した場合には、Ｔ_ｍ，ｆ＝Ｔ_ｅ，ｆを高温化する必要がある。Ｔ_ｂ，ｆを高温化することは比較的容易であるが、Ｔ_ｍ，ｆを高温化することは、比熱の大きい流動層４４ｃ自体の温度を上昇する必要があり、容易ではない。実際に本発明者らが実施した過去の実験においては、流動層型の加熱炉４４を使用した場合、壁面に固着物が生成し、流動が不安定化したため、いったん運転を中断し、流動媒体をすべて排出した後に、クリーニングをする必要があった。

以上のことから、流動媒体に同伴されてチャーが供給される加熱炉としては、ロータリーキルン４が特に好ましいことが分かる。

ロータリーキルン４において流動媒体を加熱する際の加熱温度は、流動層反応炉２に戻るまでに流動媒体が温度低下することを考慮すると、５００℃以上が好ましい。熱源として戻された流動媒体の温度が低すぎると、気体生成物の収率が低下する場合があるが、上記温度範囲であれば、収率の低下を抑制できる。
一方、加熱温度の上限は、特に限定されないが、コスト等を考慮すると、例えば、７００℃以下である。

ロータリーキルン４の構成は任意であり、特に限定されず、従来公知のロータリーキルンを適宜使用できる。

ロータリーキルン４の出側には、ホットサイクロン６０が配置されている。ロータリーキルン４において加熱された後の流動媒体は、排ガスと共に、ホットサイクロン６０に導入される。
ホットサイクロン６０においては、排ガスと流動媒体とが分離される。排ガスから分離された流動媒体は、ホットサイクロン６０に設けられているディップレッグ５０を通じて、自由落下することによって、流動層反応炉２に供給（循環）される。

したがって、抜出管３０、輸送管７ａおよびディップレッグ５０は、流動媒体を流動層反応炉２の外部に抜き出して流動層反応炉２の内部に戻す流動媒体循環部を構成する。

＜排熱の回収＞
低分子化システム１００においては、有機物質の低分子化の操業中に生成される排熱を回収する。
排熱の回収元は限定されないが、ロータリーキルン４において流動媒体を加熱する際に排出される燃焼排ガスなどの排ガスの排熱を回収することが好ましい。
この場合、具体的には、ロータリーキルン４の出側のホットサイクロン６０において流動媒体から分離された排ガス（燃焼排ガスなど）の排熱を回収する。
上述したように、ロータリーキルン４の加熱温度が５００℃以上である場合、回収される排ガスの排熱も、同程度の温度となり得る。

回収された排熱の利用先は、特に限定されず、後述するように低分子化システム１００の各部の熱源として利用してもよいし、低分子化システム１００以外の装置および設備における各部の熱源として利用してもよい。
このように、低分子化システム１００から生成される排熱が適宜利用されることによって、省エネルギー性が優れる。
また、熱源を別途設ける必要がなくなることから、省スペース化の効果も期待できる。

＜排熱の利用態様１＞
図２は、排ガスの排熱をシフト反応器１において利用する態様を示す模式図である。図２においては、図１と同一の部分は同一の符号を示し、説明を省略する。

図２に示す低分子化システム１００においては、ロータリーキルン４の出側に設置されたホットサイクロン６０と、シフト反応が行なわれるシフト反応器１とが、回収管１７０によって接続されている。
ホットサイクロン６０において流動媒体から分離された排ガスは、回収管１７０を通って、シフト反応器１に送られる。こうして、シフト反応器１において、ロータリーキルン４から排出された排ガスの排熱を利用することができる。したがって、回収管１７０は、ロータリーキルン４において排出される排ガスの排熱を回収する回収部を構成する。

シフト反応器１における排熱の利用態様は限定されないが、例えば、シフト反応器１が原料ガスおよび／または水蒸気を加熱するための熱交換器を有する場合、この熱交換器の熱源として排熱を利用することが好ましい。

上述したように、ロータリーキルン４からの排ガスは、ロータリーキルン４の加熱温度と同程度の温度となり得る。
例えば、ロータリーキルン４の加熱温度を５００℃とすることによって、排ガスも５００℃程度である場合を考える。この場合、排ガスの排熱を、比較的高温である流動層反応炉２における低分子化に利用するよりも、比較的低温であるシフト反応器１におけるシフト反応に利用する方が、より省エネルギー性に優れる。

＜排熱の利用態様２＞
図３は、排ガスの排熱をロータリーキルン４において利用する態様を示す模式図である。図３においては、図１と同一の部分は同一の符号を示し、説明を省略する。

図３に示す低分子化システム１００においては、ホットサイクロン６０とロータリーキルン４とが回収管１８０によって接続されている。
すなわち、ホットサイクロン６０において流動媒体から分離された排ガスは、回収管１８０を通って、ロータリーキルン４に戻される。こうして、ロータリーキルン４から排出された排ガスの排熱を、同じロータリーキルン４において利用することができる。回収管１８０も、ロータリーキルン４において排出される排ガスの排熱を回収する回収部を構成する。

ロータリーキルン４における排熱の利用態様は限定されない。例えば、ロータリーキルン４においては、一般的に、加熱された空気を送り込むことから、この空気を加熱するための熱交換器の熱源として排熱を利用することができる。

上述したように、ロータリーキルン４からの排ガスは、ロータリーキルン４の加熱温度と同程度の温度となり得る。このため、排ガスの排熱を、比較的高温である流動層反応炉２における低分子化に利用するよりも、ロータリーキルン４に戻して利用する方が、より省エネルギー性に優れる。

＜排熱の利用態様３＞
図４は、排ガスの排熱をシフト反応器１およびロータリーキルン４において利用する態様を示す模式図である。図４においては、図１〜図３と同一の部分は同一の符号を示し、説明を省略する。

図４に示す低分子化システム１００においては、ホットサイクロン６０とシフト反応器１とが回収管１７０によって接続され、かつ、ホットサイクロン６０とロータリーキルン４とが回収管１８０によって接続されている。
すなわち、ホットサイクロン６０において流動媒体から分離された排ガスは、回収管１７０を通ってシフト反応器１に送られると共に、回収管１８０を通ってロータリーキルン４にも送られる。こうして、シフト反応器１およびロータリーキルン４において、ロータリーキルン４から排出された排ガスの排熱を利用することができる。

排ガスのシフト反応器１およびロータリーキルン４への配分に特に制約はない。一例として、排ガスの温度と比べて低温であるシフト反応器１の水蒸気の熱源として、排ガスを必要量だけ供給し、余剰の排ガスをロータリーキルン４の燃焼用空気の予熱として供給することもできる。配分の詳細は、操業の状況により適宜決定すればよい。
排ガスのシフト反応器１およびロータリーキルン４への分配方法についても制約はないが、一例として回収管１７０および回収管１８０に設置されたバルブの開度調整による方法が考えられる。

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されない。

＜実施例１＞
低分子化システム１００において、有機物質を低分子化する試験を行なった。
まず、流動媒体として、粉粒分が鉄を主成分とする製鉄所副生ダスト（Ｔ−Ｆｅ：７０質量％、平均粒径：２００μｍ、真密度：６．８ｇ／ｃｍ^３、嵩密度：４ｇ／ｃｍ^３）を、流動層反応炉２（内径：１３４ｍｍ）の内部高さ８００ｍｍの位置まで装入した。

シフト反応器１に、一酸化炭素を含有する原料ガスとして製鉄所副生ガス（２５℃、５．４３ＮＬ／ｍｉｎ、Ｈ_２：１体積％、ＣＯ_２：１５体積％、Ｈ_２Ｏ：１体積％、Ｎ_２：１８体積％、ＣＯ_２：６５体積％）と、水蒸気（７．９ＮＬ／ｍｉｎ）とを導入した。生成されたガス化剤（混合ガス）は、１３．２ＮＬ／ｍｉｎ（Ｈ_２：２６体積％、ＣＯ_２：３０体積％、Ｈ_２Ｏ：３５体積％、Ｎ_２：９体積％）であった。
シフト反応器１において生成されたガス化剤を、流動層反応炉２に供給して、流動層１０を形成した。

流動層反応炉２の上部から、流動層反応炉２の内部の流動層１０に、振動フィーダ１９０を用いて、有機物質である廃プラスチックを１０００ｇ／ｈの速度で落下させた。この際、廃プラスチックの供給のためにＮ_２を６ＮＬ／ｍｉｎ供給した。

廃プラスチックはガス化剤によって低分子化され、生成ガスが得られた。ガスクロマトグラフィーを用いて、生成ガスのガス組成を分析した。
生成ガスのガス組成は、ＣＯ：５体積％、ＣＯ_２：２５体積％、Ｈ_２：１５体積％、Ｈ_２Ｏ：０体積％、Ｎ_２：４２体積％、Ｃ_１〜Ｃ_２：９体積％、Ｃ_３〜Ｃ_４：４体積％であった。また、生成ガスのＬＨＶ（低位燃焼熱）は、３８００Ｍｃａｌ／Ｎｍ^３であった。また、生成ガスの液体燃料生成率は、５０％であった。
試験中、流動層反応炉２の内部における廃プラスチックの融着および閉塞などのトラブルは皆無で、安定して低分子化を行なうことができた。

また、試験中、流動層１０を形成している流動媒体を、抜き出してロータリーキルン４において加熱（加熱温度：５５０℃）し、その後に流動層反応炉２に戻す循環を行なった。なお、試験中は、形成される流動層１０の高さが、流動層反応炉２の内部高さ４００ｍｍの位置となるように、流動媒体の循環量を調整した。

そして、試験中は、ロータリーキルン４から排出された排ガスを、ホットサイクロン６０において分離回収し、回収管１７０を介してシフト反応器１に送り、シフト反応器１に設けられた、水蒸気を加熱するための熱交換器の熱源として、排ガスの排熱を利用した。熱交換後の水蒸気の温度が２５０℃になるように、熱交換器の熱源として利用される排ガスの量を調整した。
試験中、水蒸気を加熱するための熱交換器の熱源は、ロータリーキルン４の排ガスの排熱だけで充分に補うことができた。
こうして、水蒸気を加熱するための熱交換器の熱源を別途設ける場合と比較して、省エネルギーが実現できた。

１ シフト反応器（ガス化剤供給部）
２ 流動層反応炉
４ ロータリーキルン（加熱炉）
４ａ 燃焼火炎
４ｂ 移動層
７ａ 輸送管（流動媒体循環部）
８ 排出管
９ａ １次集塵機
９ｂ ２次集塵機
１０ 流動層
１１ 返送管
１２ ガス分散板
１３ 風箱
３０ 抜出菅（流動媒体循環部）
４４ 流動層型の加熱炉
４４ａ 高温気体
４４ｂ 分散板
４４ｃ 流動層
５０ ディップレッグ（流動媒体循環部）
６０ ホットサイクロン
１００ 有機物質の低分子化システム
１４０ 供給管
１５０ ホットサイクロン
１７０ 回収管（回収部）
１８０ 回収管（回収部）
１９０ 振動フィーダ（有機物質供給部）

Claims (12)

1. 流動媒体が収容された流動層反応炉の内部にガス化剤を供給することによって、前記流動層反応炉の内部に前記流動媒体による流動層を形成し、
   前記流動層に有機物質を供給して、前記有機物質と前記ガス化剤とを反応させることによって、前記有機物質を改質して低分子化し、
   前記流動層を形成している前記流動媒体を、連続的または間欠的に、前記流動層反応炉の外部に抜き出して加熱炉において加熱した後に前記流動層反応炉の内部に戻す、有機物質の低分子化方法であって、
   生成される排熱を回収することを特徴とする、有機物質の低分子化方法。
2. 前記排熱として、前記加熱炉において前記流動媒体を加熱する際に排出される排ガスの排熱を回収する、請求項１に記載の有機物質の低分子化方法。
3. 前記加熱炉において前記流動媒体を加熱する際の加熱温度が、５００℃以上である、請求項１または２に記載の有機物質の低分子化方法。
4. 前記ガス化剤が、
   シフト反応器において、一酸化炭素を含有する原料ガスに過剰の水蒸気を添加してシフト反応させることによって得られる、前記シフト反応によって生成した水素および二酸化炭素と、前記シフト反応に使用されなかった前記水蒸気とを含有する混合ガスであり、
   回収した前記排熱を、前記シフト反応器において利用する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機物質の低分子化方法。
5. 回収した前記排熱を、前記加熱炉において利用する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機物質の低分子化方法。
6. 前記加熱炉が、ロータリーキルンである、請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機物質の低分子化方法。
7. 内部に流動媒体を収容する流動層反応炉と、
   前記流動層反応炉にガス化剤を供給することによって、前記流動層反応炉の内部に前記流動媒体による流動層を形成させるガス化剤供給部と、
   前記流動層に有機物質を供給して、前記有機物質と前記ガス化剤とを反応させることによって、前記有機物質を改質して低分子化させる有機物質供給部と、
   前記流動層を形成している前記流動媒体を、連続的または間欠的に、前記流動層反応炉の外部に抜き出して、前記流動層反応炉の内部に戻す、流動媒体循環部と、
   前記流動層反応炉の外部に抜き出された前記流動媒体を、前記流動層反応炉の内部に戻される前に加熱する加熱炉と、を備える有機物質の低分子化システムであって、
   生成される排熱を回収することを特徴とする、有機物質の低分子化システム。
8. 前記加熱炉において前記流動媒体を加熱する際に排出される排ガスの排熱を回収する回収部を備える、請求項７に記載の有機物質の低分子化システム。
9. 前記加熱炉において前記流動媒体を加熱する際の加熱温度が、５００℃以上である、請求項７または８に記載の有機物質の低分子化システム。
10. 前記ガス化剤供給部が、
    一酸化炭素を含有する原料ガスに過剰の水蒸気を添加してシフト反応させることによって、前記シフト反応によって生成した水素および二酸化炭素と、前記シフト反応に使用されなかった前記水蒸気とを含有する混合ガスが得られるシフト反応器であり、
    前記ガス化剤が、前記混合ガスであり、
    回収した前記排熱を、前記シフト反応器に送り前記シフト反応器において利用させる、請求項７〜９のいずれか１項に記載の有機物質の低分子化システム。
11. 回収した前記排熱を、前記加熱炉に送り前記加熱炉において利用させる、請求項７〜１０のいずれか１項に記載の有機物質の低分子化システム。
12. 前記加熱炉が、ロータリーキルンである、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の有機物質の低分子化システム。