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技術 ガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置

出願人 株式会社IHI
発明者 松澤克明藤吉裕信大原宏明須田俊之
出願日 2007年3月14日 (13年9ヶ月経過) 出願番号 2007-065150
公開日 2008年9月25日 (12年3ヶ月経過) 公開番号 2008-222918
状態 特許登録済
技術分野 固体物質からの合成ガス等の製造
主要キーワード 降下管 炭素リッチ 対象金属 金属回収装置 石油残渣 濃縮回収 塩化剤 循環流動層炉
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

金属を濃縮回収すると共に熱回収の効率を向上させるガス化設備金属回収方法及び金属回収装置を提供する。

解決手段

流動層燃焼炉1から導出される高温流体から分離器4を介して流動媒体排ガスとに分離し、流動媒体と、金属を多く含む原料とを流動層ガス化炉7に導入し、流動層ガス化炉7の流動層により原料をガス化して生成ガスを取り出すガス化設備の金属回収方法であって、 流動層ガス化炉7を複数備え、原料を温度の低い流動層ガス化炉7aに導入し、更に該流動層ガス化炉7aでガス化により生成したチャーを含む流動媒体を他の温度の高い流動層ガス化炉7bへ導入し、原料中の融点の低い金属を温度の低い流動層ガス化炉7aで生成ガスへ移行させ、融点の高い金属を温度の高い流動層ガス化炉7bで生成ガスへ移行させ、夫々の生成ガスから金属を回収する。

概要

背景

従来、重質油は、コーキング法により熱処理されてナフサ軽油等が回収されており、ナフサ等を回収した際には、低品位で炭素リッチな残渣(石油残渣)が残るため、この残渣を廃棄したり、ボイラ燃料として利用していた。

しかし、炭素リッチな残渣は、バナジウム(V)、ニッケル(Ni)等の金属や、硫黄分(S)を含むため、炭素リッチな残渣をボイラ燃料として利用した際には、低融点金属のバナジウム(V)が、ボイラチューブ等の伝熱部に付着堆積して伝熱を妨げ、熱回収の効率を低下させるという問題があった。

一方で、このような低品位な原料ガス化し、高品位生成ガスを製造することが提案されており、このようなガス化設備としては、流動層燃焼炉流動層ガス化炉を備えてなる二ガス化炉と称される循環流動層炉がある(特許文献1等参照)。
特開2005−41959号公報

概要

金属を濃縮回収すると共に熱回収の効率を向上させるガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置を提供する。流動層燃焼炉1から導出される高温流体から分離器4を介して流動媒体排ガスとに分離し、流動媒体と、金属を多く含む原料とを流動層ガス化炉7に導入し、流動層ガス化炉7の流動層により原料をガス化して生成ガスを取り出すガス化設備の金属回収方法であって、 流動層ガス化炉7を複数備え、原料を温度の低い流動層ガス化炉7aに導入し、更に該流動層ガス化炉7aでガス化により生成したチャーを含む流動媒体を他の温度の高い流動層ガス化炉7bへ導入し、原料中の融点の低い金属を温度の低い流動層ガス化炉7aで生成ガスへ移行させ、融点の高い金属を温度の高い流動層ガス化炉7bで生成ガスへ移行させ、夫々の生成ガスから金属を回収する。

目的

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、金属を濃縮回収すると共に熱回収の効率を向上させるガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

流動層燃焼炉から導出される高温流体から分離器を介して流動媒体排ガスとに分離し、前記流動媒体と、金属を多く含む原料とを流動層ガス化炉に導入し、該流動層ガス化炉の流動層により原料をガス化して生成ガスを取り出し、原料をガス化する際に生成したチャーと流動媒体とを前記流動層燃焼炉に循環させるようにしているガス化設備金属回収方法であって、前記流動層ガス化炉を複数備え、原料を温度の低い流動層ガス化炉に導入し、更に該流動層ガス化炉でガス化により生成したチャーを含む流動媒体を他の温度の高い流動層ガス化炉へ導入し、原料中の融点の低い金属を温度の低い流動層ガス化炉で生成ガスへ移行させ、融点の高い金属を温度の高い流動層ガス化炉で生成ガスへ移行させ、夫々の生成ガスから金属を回収することを特徴とするガス化設備の金属回収方法。

請求項2

流動媒体により複数の流動層ガス化炉内の温度を変えて設定する請求項1に記載のガス化設備の金属回収方法。

請求項3

複数の流動層ガス化炉に応じて振分装置により流動媒体を振り分ける請求項1又は2に記載のガス化設備の金属回収方法。

請求項4

塩化剤を添加して金属を融点の低い塩化物にする請求項1〜3のいずれか1つに記載のガス化設備の金属回収方法。

請求項5

融点の低い金属がバナジウムである請求項1〜4のいずれか1つに記載のガス化設備の金属回収方法。

請求項6

融点の高い金属がニッケルである請求項1〜4のいずれか1つに記載のガス化設備の金属回収方法。

請求項7

チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する流動層燃焼炉と、前記流動層燃焼炉から導出される高温流体を流動媒体と排ガスとに分離する分離器と、前記分離器で分離した流動媒体を導入すると共に、金属を多く含む原料を導入し、ガス化剤が供給された流動層により原料をガス化して生成ガスを取り出す流動層ガス化炉と、前記流動層ガス化炉で原料をガス化する際に生成したチャーと流動媒体とを流動層燃焼炉に循環する供給流路とを備えるガス化設備の金属回収装置であって、前記流動層ガス化炉を複数備え、原料を温度の低い流動層ガス化炉に導入し、更に該流動層ガス化炉でガス化により生成したチャーを含む流動媒体を他の温度の高い流動層ガス化炉へ導入し、原料中の融点の低い金属を温度の低い流動層ガス化炉で生成ガスへ移行させ、融点の高い金属を温度の高い流動層ガス化炉で生成ガスへ移行させ、夫々の生成ガスから金属を回収するように構成したことを特徴とするガス化設備の金属回収装置。

請求項8

流動媒体により複数の流動層ガス化炉内の温度を変えて設定するように構成した請求項7に記載のガス化設備の金属回収装置。

請求項9

複数の流動層ガス化炉に応じて流動媒体を振り分ける振分装置を備えた請求項7又は8に記載のガス化設備の金属回収装置。

請求項10

塩化剤を添加して金属を融点の低い塩化物にするように塩化剤を流動媒体へ投入可能に構成した請求項7〜9のいずれか1つに記載のガス化設備の金属回収装置。

請求項11

塩化剤を添加して金属を融点の低い塩化物にするように塩化剤を流動層ガス化炉へ投入可能に構成した請求項7〜9のいずれか1つに記載のガス化設備の金属回収装置。

技術分野

0001

本発明は、金属を多く含む原料流動層ガス化炉ガス化する際に原料から金属を回収するガス化設備金属回収方法及び金属回収装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、重質油は、コーキング法により熱処理されてナフサ軽油等が回収されており、ナフサ等を回収した際には、低品位で炭素リッチな残渣(石油残渣)が残るため、この残渣を廃棄したり、ボイラ燃料として利用していた。

0003

しかし、炭素リッチな残渣は、バナジウム(V)、ニッケル(Ni)等の金属や、硫黄分(S)を含むため、炭素リッチな残渣をボイラ燃料として利用した際には、低融点金属のバナジウム(V)が、ボイラチューブ等の伝熱部に付着堆積して伝熱を妨げ、熱回収の効率を低下させるという問題があった。

0004

一方で、このような低品位な原料をガス化し、高品位生成ガスを製造することが提案されており、このようなガス化設備としては、流動層燃焼炉と流動層ガス化炉を備えてなる二ガス化炉と称される循環流動層炉がある(特許文献1等参照)。
特開2005−41959号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、近年、バナジウム、ニッケル等の金属はレアメタルとして種々の産業で利用されると共に重要度が高まっており、これらの金属を濃縮回収することが求められていた。又、循環流動層炉で炭素リッチの残渣をガス化させた際であっても、循環流動層炉内のボイラチューブ等の伝熱部に低融点金属のバナジウムが付着堆積することを防止し、熱回収の効率を低下させないようにする必要があった。

0006

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなしたもので、金属を濃縮回収すると共に熱回収の効率を向上させるガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明は、流動層燃焼炉から導出される高温流体から分離器を介して流動媒体排ガスとに分離し、前記流動媒体と、金属を多く含む原料とを流動層ガス化炉に導入し、該流動層ガス化炉の流動層により原料をガス化して生成ガスを取り出し、原料をガス化する際に生成したチャーと流動媒体とを前記流動層燃焼炉に循環させるようにしているガス化設備の金属回収方法であって、
前記流動層ガス化炉を複数備え、原料を温度の低い流動層ガス化炉に導入し、更に該流動層ガス化炉でガス化により生成したチャーを含む流動媒体を他の温度の高い流動層ガス化炉へ導入し、原料中の融点の低い金属を温度の低い流動層ガス化炉で生成ガスへ移行させ、融点の高い金属を温度の高い流動層ガス化炉で生成ガスへ移行させ、夫々の生成ガスから金属を回収することを特徴とするガス化設備の金属回収方法、に係るものである。

0008

本発明のガス化設備の金属回収方法において、流動媒体により複数の流動層ガス化炉内の温度を変えて設定することができる。

0009

又、本発明のガス化設備の金属回収方法において、複数の流動層ガス化炉に応じて振分装置により流動媒体を振り分けても良い。

0010

更に、本発明のガス化設備の金属回収方法において、塩化剤を添加して金属を融点の低い塩化物にしても良い。

0011

又、本発明のガス化設備の金属回収方法において、融点の低い金属がバナジウムであっても良い。

0012

又、本発明のガス化設備の金属回収方法において、融点の高い金属がニッケルであっても良い。

0013

本発明は、チャーを燃焼させて流動媒体を加熱する流動層燃焼炉と、
前記流動層燃焼炉から導出される高温流体を流動媒体と排ガスとに分離する分離器と、
前記分離器で分離した流動媒体を導入すると共に、金属を多く含む原料を導入し、ガス化剤が供給された流動層により原料をガス化して生成ガスを取り出す流動層ガス化炉と、
前記流動層ガス化炉で原料をガス化する際に生成したチャーと流動媒体とを流動層燃焼炉に循環する供給流路とを備えるガス化設備の金属回収装置であって、
前記流動層ガス化炉を複数備え、原料を温度の低い流動層ガス化炉に導入し、更に該流動層ガス化炉でガス化により生成したチャーを含む流動媒体を他の温度の高い流動層ガス化炉へ導入し、原料中の融点の低い金属を温度の低い流動層ガス化炉で生成ガスへ移行させ、融点の高い金属を温度の高い流動層ガス化炉で生成ガスへ移行させ、夫々の生成ガスから金属を回収するように構成したことを特徴とするガス化設備の金属回収装置、に係るものである。

0014

本発明のガス化設備の金属回収装置において、流動媒体により複数の流動層ガス化炉内の温度を変えて設定することができる。

0015

又、本発明のガス化設備の金属回収装置において、複数の流動層ガス化炉に応じて流動媒体を振り分ける振分装置を備えても良い。

0016

更に、本発明のガス化設備の金属回収装置において、塩化剤を添加して金属を融点の低い塩化物にするように塩化剤を流動媒体へ投入可能に構成しても良い。

0017

又、本発明のガス化設備の金属回収装置において、塩化剤を添加して金属を融点の低い塩化物にするように塩化剤を流動層ガス化炉へ投入可能に構成しても良い。

発明の効果

0018

本発明のガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置によれば、温度の異なる複数の流動層ガス化炉により、原料中の金属を、融点の低い金属から融点の高い金属へ向けて順次生成ガスへ移行させ、生成ガスから金属を回収するので、金属を濃縮回収すると共に、伝熱部への金属の付着を防止して熱回収の効率を向上させることができる。

発明を実施するための最良の形態

0019

以下、本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
図1は本発明のガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置を実施する形態の第1例である。

0020

ガス化設備の金属回収装置は、流動層によりチャーを燃焼させて砂等の流動媒体を加熱する流動層燃焼炉1を備え、流動層燃焼炉1は、チャーと固体粒子とを下部から導入するようになっている。又、流動層燃焼炉1の底部には、空気が導入されるようになっており、上方には、熱回収し得るボイラチューブ等の伝熱部2が配置されている。更に、上部には、移送管3を介してサイクロンの分離器4が複数(図1では3つ)備えられている。

0021

複数の分離器4は、第一の分離器4a、第二の分離器4b、第三の分離器4cとして構成されており、夫々の分離器4a,4b,4cでは、移送管3からの燃焼ガス(高温流体)が、固体粒子と燃焼排ガスとに遠心分離され、粒径が細かい灰分を含む燃焼排ガスは排ガス流路5を介して外部へ排出され、粒径の粗い未燃チャーを含む固体粒子は、分離器4の下端に接続されて下方に延びる降下管6により流動層ガス化炉7に供給されるようになっている。

0022

流動層ガス化炉7は、複数の分離器4に夫々対応するように複数(図1では3つ)備えられており、第一の流動層ガス化炉7aには、第一の分離器4aから高温の固体粒子が導入されると共に、種々の金属を多く含む原料(燃料)、及び水蒸気等のガス化剤が導入され、原料を固体粒子の熱でガス化するようになっている。又、第二の流動層ガス化炉7bには、第二の分離器4bから高温の固体粒子を導入すると共に、第一の流動層ガス化炉7aでガス化により生成したチャーを含む流動媒体を、オーバーフロー管等の第一の供給流路8aを介して導入し、更に水蒸気等のガス化剤を供給し、チャーを固体粒子の熱でガス化するようになっている。又、第三の流動層ガス化炉7cには、第三の分離器4cから高温の固体粒子を導入すると共に、第二の流動層ガス化炉7bでガス化により生成したチャーを含む流動媒体を、オーバーフロー管等の第二の供給流路8bを介して導入し、更に、水蒸気等のガス化剤を供給し、チャーを固体粒子の熱でガス化するようになっている。更に又、第三の流動層ガス化炉7cには、オーバーフロー管等の第三の供給流路8cを備え、第三の流動層ガス化炉7cでガス化により生成されたチャーを含む流動媒体を流動層燃焼炉1へ供給するようになっている。

0023

金属回収方法によりガス化設備を使用する際には、予め、第一の流動層ガス化炉7a、第二の流動層ガス化炉7b、第三の流動層ガス化炉7cに、流動媒体を異なる循環量で循環させ、第一の流動層ガス化炉7a内の温度を低い温度帯に設定し、第二の流動層ガス化炉7b内の温度を中程度の温度帯に設定し、第三の流動層ガス化炉7cの温度を高い温度帯に設定する。ここで、温度を設定する流動媒体の循環量の調整は、移送管3、分離器4、降下管6に流量調整弁を備えて調整しても良いし、他の手段を用いても良い。

0024

金属を回収する際には、最初に、第一の流動層ガス化炉7aに、金属を多く含む原料が導入されて第一の流動層ガス化炉7a内の低い温度帯によりガス化し、熱分解による炭化水素系のガス成分が混在した生成ガスを生成すると共に、融点が低い金属をガス及びミスト状にして生成ガスに移行させる。次に、ガス及びミスト状の金属を含む生成ガスを、第一の排出流路9aにより第一の流動層ガス化炉7aから取り出し、更に、凝固点温度変化等を利用した回収手段(図示せず)を用いて、生成ガスから、融点が低い金属(低融点金属)を濃縮回収する。一方、第一の流動層ガス化炉7aでガス化により生成されたチャー及び他の金属を含む流動媒体は、第一の供給流路8aを介して第二の流動層ガス化炉7bへ導入される。

0025

続いて、第二の流動層ガス化炉7bに、チャー及び他の金属を含む流動媒体が導入されて第二の流動層ガス化炉7b内の中程度の温度帯によりガス化し、水素(H2)、一酸化炭素(CO)、メタン(CH4)等のガス成分が混在した生成ガスを生成すると共に、融点が中程度の金属をガス及びミスト状にして生成ガスに移行させる。次に、ガス及びミスト状の金属を含む生成ガスを、第二の排出流路9bにより第二の流動層ガス化炉7bから取り出し、更に、凝固点の温度変化等を利用した回収手段(図示せず)を用いて、生成ガスから、融点が中程度の金属(中融点金属)を濃縮回収する。一方、第二の流動層ガス化炉7bでガス化により生成されたチャー及び他の金属を含む流動媒体は、第二の供給流路8bを介して第三の流動層ガス化炉7cへ導入される。

0026

更に続いて、第三の流動層ガス化炉7cに、チャー及び他の金属を含む流動媒体を導入して第三の流動層ガス化炉7c内の高い温度帯によりガス化し、二酸化炭素(CO2)及び水蒸気等のガス成分が混在した生成ガスを生成すると共に、融点が高い金属をガス及びミスト状にして生成ガスに移行させる。次に、ガス及びミスト状の金属を含む生成ガスを、第三の排出流路9cにより第三の流動層ガス化炉7cから取り出し、更に、凝固点の温度変化等を利用した回収手段(図示せず)を用いて、生成ガスから、融点が高い金属(高融点金属)を濃縮回収する。

0027

ここで、回収する金属の種類や数が多い場合には、分離器4及び流動層ガス化炉7を増やし、流動層ガス化炉7の温度を他の温度に設定しても良い。又、分離器4及び流動層ガス化炉7の数は、特に限定されるものではない。

0028

そして、第三の流動層ガス化炉7cでガス化により生成されたチャーを含む流動媒体は、第三の供給流路8cを介して流動層燃焼炉1へ供給されることにより循環され、チャーは空気と燃焼して燃え尽きると共に固体粒子はチャーの燃焼によって再び加熱される。

0029

而して、このようなガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置によれば、複数の流動層ガス化炉7により、原料から、融点が低い金属から融点が高い金属に向け、順次、融点が低い金属、融点が中程度の金属、融点が高い金属、を分離して夫々の生成ガスに移行させ、更に生成ガスから金属を回収するので、原料中に含まれる金属を濃縮回収することができる。

0030

又、金属を多く含む原料をガス化した場合であっても、生成ガスから金属を回収するので、金属がボイラチューブ等の伝熱部2に付着することを防止して熱回収の効率を向上させることができる。

0031

第一の流動層ガス化炉7a、第二の流動層ガス化炉7b、第三の流動層ガス化炉7cに対して、それ夫々、流動媒体の循環量を変えることにより、夫々の流動層ガス化炉7内の温度を変えて設定するので、金属の融点の違いに応じて金属を分離し、原料中に含まれる金属を好適に濃縮回収することができる。

0032

以下、本発明のガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置の第1例において、具体的な例を説明する。

0033

図2は第1例の具体的な例であって、原料(燃料)に、重質油の処理から生じた炭素リッチな残渣(石油残渣)を使用しており、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

0034

具体的な例のガス化設備の金属回収装置は、空気を供給して流動層によりチャーを燃焼させて砂等の流動媒体を加熱する流動層燃焼炉1と、流動層燃焼炉1の上部に移送管3を介して接続される2つのサイクロンの分離器4と、2つの分離器4に対応するように2つの流動層ガス化炉7とを備えている。

0035

第一の流動層ガス化炉7aには、第一の分離器4aから高温の固体粒子が導入されると共に、バナジウム(V)、ニッケル(Ni)を多く含む炭素リッチな残渣(石油残渣)、及び水蒸気等のガス化剤が導入され、炭素リッチな残渣を固体粒子の熱でガス化するようになっている。又、第二の流動層ガス化炉7bには、第二の分離器4bから高温の固体粒子を導入すると共に、第一の流動層ガス化炉7aでガス化により生成したチャーを含む流動媒体を、オーバーフロー管等の第一の供給流路8aを介して導入し、更に水蒸気等のガス化剤を供給し、チャーを固体粒子の熱でガス化するようになっている。又、第二の流動層ガス化炉7bには、オーバーフロー管等の第二の供給流路8bを備え、第二の流動層ガス化炉7bでガス化により生成されたチャーを含む流動媒体を流動層燃焼炉1へ供給するようになっている。

0036

金属回収方法によりガス化設備を使用する際には、予め、第一の流動層ガス化炉7a、第二の流動層ガス化炉7bに、流動媒体を異なる循環量で循環させ、第一の流動層ガス化炉7a内の温度を700℃から850℃の低い温度帯に設定し、第二の流動層ガス化炉7b内の温度を850℃から950℃の高い温度帯に設定する。ここで、温度を設定する流動媒体の循環量の調整は、移送管3、分離器4、降下管6に流量調整弁を備えて調整しても良いし、他の手段を用いても良い。

0037

金属を回収する際には、最初に、第一の流動層ガス化炉7aに、炭素リッチな残渣(石油残渣)が原料として導入されて、第一の流動層ガス化炉7a内の700℃から850℃の温度帯によりガス化し、水素(H2)、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)、メタン(CH4)及び水蒸気等のガス成分が混在した生成ガスを生成すると共に、融点が低い酸化バナジウム(V2O5)をガス及びミスト状にして生成ガスに移行させる。次に、ガス及びミスト状の酸化バナジウムを含む生成ガスを、第一の排出流路9aにより第一の流動層ガス化炉7aから取り出し、更に、凝固点の温度変化等を利用した回収手段(図示せず)を用いて、生成ガスから酸化バナジウムを濃縮回収する。一方、第一の流動層ガス化炉7aでガス化により生成されたチャー及び酸化ニッケル(NiO)を含む流動媒体は、第一の供給流路8aを介して第二の流動層ガス化炉7bへ導入される。

0038

続いて、第二の流動層ガス化炉7bに、チャー及び酸化ニッケル(NiO)を含む流動媒体を導入して第二の流動層ガス化炉7b内の850℃から950℃の温度帯によりガス化し、第一の流動層ガス化炉7aと類似のガス成分が混在した生成ガスを生成すると共に、融点が高い炭酸ナトリウム(Na2CO3)、炭酸カリウム(Na2CO3)をガス及びミスト状にして生成ガスに移行させる。次に、ガス及びミスト状の金属を含む生成ガスを、第二の排出流路9bにより第二の流動層ガス化炉7bから取り出し、更に、凝固点の温度変化等を利用した回収手段(図示せず)を用いて、生成ガスから炭酸ナトリウム及び炭酸カリウムを濃縮回収する。なお、炭酸ナトリウム及び炭酸カリウムは濃縮回収することなく、他の用途に使用しても良いし、廃棄しても良い。

0039

そして、第二の流動層ガス化炉7bでガス化により生成されたチャー及び酸化ニッケルを含む流動媒体は、第二の供給流路8bを介して流動層燃焼炉1へ供給されることにより循環され、固体粒子はチャーの燃焼によって再び加熱されると共に、酸化ニッケル(NiO)が濃縮される。その後、適宜、固体粒子と酸化ニッケルの混合物を流動層燃焼炉1から取り出し、固体粒子から酸化ニッケルを分離して濃縮回収する。ここで、次の具体的な他の例のように塩化剤を導入し、ニッケルを塩化物にした際には、流動層ガス化炉7でガス及びミスト状にして生成ガスに移動させ、生成ガスから塩化ニッケルを濃縮回収することができる。

0040

而して、このようなガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置の具体的な例によれば、2つの流動層ガス化炉7により、炭素リッチな残渣(石油残渣)から、融点が低い金属から融点が高い金属に向かって順次、五酸化バナジウム(V2O5)、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、炭酸カリウム(Na2CO3)、酸化ニッケル(NiO)を分離し、更に生成ガスから酸化バナジウム(V2O5)等を回収するので、原料中に含まれる酸化バナジウム、酸化ニッケルを濃縮回収することができる。特に、融点の低い金属がバナジウムであると共に、融点の高い金属がニッケルであるので、バナジウム、ニッケル等のレアメタルを適切に回収することができる。

0041

又、バナジウム、ニッケルを多く含む炭素リッチの残渣(石油残渣)を原料としてガス化した場合であっても、生成ガスから酸化バナジウムを回収するので、酸化バナジウムがボイラチューブ等の伝熱部2に付着することを防止して熱回収の効率を向上させることができる。

0042

以下、本発明のガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置の第1例において具体的な他例を更に説明する。

0043

図3は第1例の具体的な他例であって、原料(燃料)に、鉛(Pb)を含んだ廃棄物、及び、亜鉛(Zn)を含んだ廃棄物を使用するものであり、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

0044

具体的な他例のガス化設備の金属回収装置は、空気を供給して流動層によりチャーを燃焼させて砂等の流動媒体を加熱する流動層燃焼炉1と、流動層燃焼炉1の上部に移送管3を介して接続される2つのサイクロンの分離器4と、2つの分離器4に対応するように2つの流動層ガス化炉7とを備えている。

0045

第一の流動層ガス化炉7aには、第一の分離器4aから高温の固体粒子が導入されると共に、鉛(Pb)を含んだ廃棄物、亜鉛(Zn)を含んだ廃棄物、及び水蒸気等のガス化剤、並びに塩化アンモニウム(NH4Cl)等の塩化剤が導入され、原料の廃棄物を固体粒子の熱でガス化するようになっている。ここで、第一の流動層ガス化炉7aに導入される塩化剤は、塩化アンモニウム(NH4Cl)に限定されるものでなく、対象金属を塩化物にし得るならば、特に限定されるものではない。又、塩化剤の導入は、流動媒体に塩化剤を導入し得るならば、廃棄物等の原料と同時に導入しても良いし、他の位置や方法で導入しても良い。更に、塩化剤を導入する構成は、塩化剤を導入し得るならば、特に制限されるものではない。

0046

第二の流動層ガス化炉7bには、第二の分離器4bから高温の固体粒子を導入すると共に、第一の流動層ガス化炉7aでガス化により生成したチャーを含む流動媒体を、オーバーフロー管等の第一の供給流路8aを介して導入し、更に水蒸気等のガス化剤を供給し、チャーを固体粒子の熱でガス化するようになっている。又、第二の流動層ガス化炉7bには、オーバーフロー管等の第二の供給流路8bを備え、第二の流動層ガス化炉7bでガス化により生成されたチャーを含む流動媒体を流動層燃焼炉1へ供給するようになっている。

0047

金属回収方法によりガス化設備を使用する際には、予め、第一の流動層ガス化炉7a、第二の流動層ガス化炉7bに、流動媒体を異なる循環量で循環させ、第一の流動層ガス化炉7a内の温度を600℃から700℃の低い温度帯に設定し、第二の流動層ガス化炉7b内の温度を700℃から900℃の高い温度帯に設定する。ここで、温度を設定する流動媒体の循環量の調整は、移送管3、分離器4、降下管6に流量調整弁を備えて調整しても良いし、他の手段を用いても良い。

0048

金属を回収する際には、最初に、第一の流動層ガス化炉7aに、鉛(Pb)を含んだ廃棄物、及び、亜鉛(Zn)を含んだ廃棄物が原料として導入され、塩化アンモニウム(NH4Cl)等の塩化剤により、鉛(pb)を塩化鉛(PbCl2)に反応させると共に亜鉛(Zn)を塩化亜鉛(ZnCl2)に反応させる。次に、塩化鉛を第一の流動層ガス化炉7a内の600℃から700℃の温度帯によりガス化し、熱分解による炭化水素系のガス成分が混在した生成ガスを生成すると共に、融点が低い塩化鉛をガス及びミスト状にして生成ガスに移行させる。続いて、ガス及びミスト状の塩化鉛を含む生成ガスを、第一の排出流路9aにより第一の流動層ガス化炉7aから取り出し、更に、凝固点の温度変化等を利用した回収手段(図示せず)を用いて、生成ガスから塩化鉛を濃縮回収する。一方、第一の流動層ガス化炉7aでガス化により生成されたチャー及び他の金属を含む流動媒体は、第一の供給流路8aを介して第二の流動層ガス化炉7bへ導入される。

0049

続いて、第二の流動層ガス化炉7bに、チャー及び塩化亜鉛を含む流動媒体を導入して第二の流動層ガス化炉7b内の700℃から900℃の温度帯によりガス化し、水素(H2)、一酸化炭素(CO)、メタン(CH4)、二酸化炭素(CO2)及び水蒸気等のガス成分が混在した生成ガスを生成すると共に、融点が高い塩化亜鉛をガス及びミスト状にして生成ガスに移行させる。次に、ガス及びミスト状の塩化亜鉛を含む生成ガスを、第二の排出流路9bにより第二の流動層ガス化炉7bから取り出し、更に、凝固点の温度変化等を利用した回収手段(図示せず)を用いて、生成ガスから塩化亜鉛を濃縮回収する。

0050

そして、第二の流動層ガス化炉7bでガス化により生成されたチャーを含む流動媒体は、第二の供給流路8bを介して流動層燃焼炉1へ供給されることにより循環され、固体粒子はチャーの燃焼によって再び加熱されると共に、酸化カルシウム(CaO)、塩化ナトリウム(NaCl)等の灰が濃縮される。その後、適宜、固体粒子と灰の混合物を流動層燃焼炉1から取り出し、固体粒子から灰を分離して酸化カルシウム、塩化ナトリウムを濃縮回収する。

0051

而して、このようなガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置の具体的な他例によれば、塩化アンモニウム等の塩化剤を添加して鉛や亜鉛等の金属を融点の低い塩化物にするので、金属の融点を下げて分離及び生成ガスへの移行を容易にし、廃棄物から塩化鉛や塩化亜鉛を好適に濃縮回収することができる。

0052

図4は、本発明のガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置を実施する形態の第2例である。第2例は、分離器4の構成を変更したものであり、図1と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。

0053

ガス化設備の金属回収装置は、第1例と同様な流動層燃焼炉1を備えており、流動層燃焼炉1の上部には、移送管3を介してサイクロンの分離器4dが1つ備えられている。

0054

分離器4dは、第1例の分離器4a,4b,4cのいずれか1つと略同じ構成を備え、分離器4dの下部には、切替弁を備えた振分装置10を配置し、固体粒子(流動媒体)を降下管6を介して複数の流動層ガス化炉7に振り分けるようにしている。ここで、振分装置10は、降下管6や、流動層ガス化炉7の入口に構成されるものでも良いし、切替弁に代わりに他の切替手段で構成されるものでも良い。

0055

流動層ガス化炉7は、振分装置10の振分先に夫々対応するように複数(図4では3つ)備えられており、第一の流動層ガス化炉7aには、振分装置10により高温の固体粒子が導入されると共に、種々の金属を多く含む原料、及び水蒸気等のガス化剤が導入され、原料を固体粒子の熱でガス化するようになっている。又、第二の流動層ガス化炉7bには、振分装置10により高温の固体粒子を導入すると共に、第一の流動層ガス化炉7aでガス化により生成したチャーを含む流動媒体を、オーバーフロー管等の第一の供給流路8aを介して導入し、更に水蒸気等のガス化剤を供給し、チャーを固体粒子の熱でガス化するようになっている。又、第三の流動層ガス化炉7cには、振分装置10により高温の固体粒子を導入すると共に、第二の流動層ガス化炉7bでガス化により生成したチャーを含む流動媒体を、オーバーフロー管等の第二の供給流路8bを介して導入し、更に、水蒸気等のガス化剤を供給し、チャーを固体粒子の熱でガス化するようになっている。更に又、第三の流動層ガス化炉7cには、オーバーフロー管等の第三の供給流路8cを備え、第三の流動層ガス化炉7cでガス化により生成されたチャーを含む流動媒体を流動層燃焼炉1へ供給するようになっている。

0056

金属回収方法によりガス化設備を使用する際には、振分装置10を適宜切り替えて、第一の流動層ガス化炉7a、第二の流動層ガス化炉7b、第三の流動層ガス化炉7cに、流動媒体を異なる循環量で循環させ、第一の流動層ガス化炉7a内の温度を低い温度帯に設定し、第二の流動層ガス化炉7b内の温度を中程度の温度帯に設定し、第三の流動層ガス化炉7cの温度を高い温度帯に設定する。

0057

金属を回収する際には、最初に、第一の流動層ガス化炉7aに、金属を多く含む原料が導入されて第一の流動層ガス化炉7a内の低い温度帯によりガス化し、第1例と同様に、融点が低い金属(低融点金属)をガス及びミスト状にして生成ガスに移行させる。更に、生成ガスから、融点が低い金属(低融点金属)を濃縮回収する。又、第一の流動層ガス化炉7aでガス化により生成されたチャー及び他の金属を含む流動媒体は、第一の供給流路8aを介して第二の流動層ガス化炉7bへ導入される。

0058

続いて、第二の流動層ガス化炉7bに、チャー及び他の金属を含む流動媒体を導入して第二の流動層ガス化炉7b内の中程度の温度帯によりガス化し、第1例と同様に、融点が中程度の金属(中融点金属)をガス及びミスト状にして生成ガスに移行させる。更に、生成ガスから、融点が中程度の金属(中融点金属)を濃縮回収する。又、第二の流動層ガス化炉7bでガス化により生成されたチャー及び他の金属を含む流動媒体は、第二の供給流路8bを介して第三の流動層ガス化炉7cへ導入される。

0059

更に続いて、第三の流動層ガス化炉7cに、チャー及び他の金属を含む流動媒体を導入して第三の流動層ガス化炉7c内による高い温度帯によりガス化し、第1例と同様に、融点が高い金属(高融点金属)をガス及びミスト状にして生成ガスに移行させる。更に、生成ガスから、融点が高い金属(高融点金属)を濃縮回収する。

0060

ここで、回収する金属の種類や数が多い場合には、振分装置10の振分先及び流動層ガス化炉7を増やし、流動層ガス化炉7の温度を他の温度に設定しても良い。又、振分装置10の振分先及び流動層ガス化炉7の数は、特に限定されるものではない。

0061

そして、第三の流動層ガス化炉7cでガス化により生成されたチャーを含む流動媒体は、第三の供給流路8cを介して流動層燃焼炉1へ供給されることにより循環され、チャーは空気と燃焼して燃え尽きると共に固体粒子はチャーの燃焼によって再び加熱される。

0062

而して、このようなガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置によれば、第1例と同様な作用効果を得ることができる。又、複数の流動層ガス化炉7に応じて振分装置10により流動媒体を振り分けるので、流動媒体の循環量を制御して温度を調整し、原料中に含まれる金属を好適に分離し、濃縮回収することができる。更に、分離器4等の構成を低減するので、ガス化設備のコストを低減することができる。

0063

尚、本発明のガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、原料に含まれる金属を濃縮回収できるならば他の手段を組み合わせても良いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

図面の簡単な説明

0064

本発明の実施の第1例を示す概念図である。
本発明の第1例において具体的な例を示す概念図である。
本発明の第1例において具体的な他例を示す概念図である。
本発明の実施の第2例を示す概念図である。

符号の説明

0065

1流動層燃焼炉
4分離器
4a 第一の分離器
4b 第二の分離器
4c 第三の分離器
4d 分離器
7流動層ガス化炉
7a 第一の流動層ガス化炉
7b 第二の流動層ガス化炉
7c 第三の流動層ガス化炉
10 振分装置

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