以生物质作为原料的氢气制造方法技术

由生物质原料制造氢的方法，其特征在于，使供给至外燃式旋转窑内筒的生物质原料通过在前述外筒中产生的热而在前述内筒内产生第1热分解气体并导入外筒中后，在外筒中组合氧气或空气中的至少一者与水蒸气并以水蒸气的摩尔数/氧气成分的摩尔数之比为0.4～4导入外筒中，将外筒内的温度控制在640～740℃而得到第2热分解气体，将第2热分解气体的一部分导入重整炉，通过使重整炉升温而得到提高了氢气含有比例的粗重整气体，回收氢的同时将第2热分解气体的余量导入燃烧炉，并将燃烧废气用作热源使生物质原料干燥且利用剩余燃烧废气进行发电。电。电。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】以生物质作为原料的氢气制造方法


[0001]本专利技术涉及以生物质作为原料的氢气制造方法。

技术介绍

[0002]作为生物质等能再生的能源的利用方法，尝试了以下的情况。
[0003]1.生物质燃烧发电
[0004]直接燃烧生物质，利用该燃烧热而产生蒸汽，利用该蒸汽进行发电。
[0005]2.生物质气化发电
[0006]由生物质原料产生可燃性的热分解气体，将该气体作为燃料进行发电。该方法具有如下优点：温室气体(N2O：氧化亚氮等)的产生少；DXN(二恶英)产生少等，相反，存在如下问题：
[0007](1)热分解时产生的焦油会引发下游配管的堵塞，难以连续持续运行(地球环境研讨会讲演论文集、13卷(2005)、225页)、
[0008](2)为了将生物质原料干燥而需要巨大的能量，
[0009](3)利用燃气发动机的发电由于存在焦油成分，因此维护繁杂，而且由焦油引发的设备堵塞、清洁繁琐而无法稳定地运行氢气回收。
[0010]因此，研究了各种防止焦油产生、分解方法。
[0011]专利文献1提出了一种生物质气化装置，其在外燃式旋转窑的热分解炉及其出口侧设置竖式炉，在该竖式炉的中间设置缩颈部(辨认为图2的区域A与C的交界者)，在吹入氧化气体和抽出该气体后的特殊结构中分解焦油。
[0012]专利文献2提出了外燃式旋转窑的焦油去除方法，其将被处理材料供给至旋转的筒状蒸馏瓶(内筒)内，通过来自收纳有该蒸馏瓶的外热室的加热使被处理材料碳化，每天几次暂时将蒸馏瓶(内筒)内的温度上升至超过抑制有机可燃成分的挥发消失的通常运行温度到焦油剥离所需的温度(600℃)为止，从内筒内壁剥离焦油而减少焦油的排出作业频率。
[0013]专利文献3中记载了流化床炉中的焦油的去除方法，其包括：在用流化床炉将原料气化、热分解或部分氧化而得到生成气体的系统中，使用吸附性颗粒来吸附/分解由前述原料产生的焦油、和/或使由前述原料产生的焦油附着于前述吸附性颗粒并进行燃烧，所述吸附性颗粒是利用油浸造粒法制造的氧化铝系颗粒。
[0014]专利文献4记载了利用由负载FeBaTiO3构成的催化剂去除焦油的去除方法。
[0015]现有技术文献
[0016]专利文献
[0017]专利文献1：日本专利第4790412号公报
[0018]专利文献2：日本特开2008-32299号公报
[0019]专利文献3：日本专利第4505247号公报
[0020]专利文献4：日本专利第5516932号公报

技术实现思路

[0021]专利技术要解决的问题
[0022]为了稳定地制氢的课题有以下2个。此处，第1课题是必须解決的技术问题，而第2课题是优选解决经济问题。
[0023]第1课题：在将生物质原料热分解时，在热分解气体中包含焦油，该焦油堵塞下游(后游)设备的配管，而无法稳定地进行设备的运行。
[0024]第2课题：用于干燥生物质原料的费用高，而难以实现商业上的实用化。
[0025]为了解决第1课题，研究了从前述专利文献1～4中记载的生物质原料中去除焦油，而存在如下问题。
[0026]专利文献1中记载的焦油去除方法具有如下问题：需要另外新的竖式炉，由于仅吹入氧化气体，因此氢气燃烧，氢气的回收只能是微量的，难以实现大量的氢气回收。
[0027]专利文献2中记载的焦油去除方法的目的在于，为了抑制有机可燃成分的挥发消失，而每天多次暂时将蒸馏瓶(内筒)内的温度上升至超过通常运行温度到焦油剥离所需的温度(600℃)为止，从内筒内壁剥离焦油，减少焦油的排出作业。另一方面，如后所述，对于本专利技术，在内筒中产生具有第1焦油的热分解气体，将该气体导入外筒中，通过吹入规定量的蒸气和氧气而将外筒温度控制在规定温度内，制造不含焦油的第2热分解气体，防止后段的堵塞，能够稳定地回收氢气，因此目的和手段与专利文献2有较大差异。
[0028]专利文献3中记载的焦油的去除方法是基于热介质的热分解温度控制方式，因此无法迅速地控制温度，根据专利文献3的记载内容，在800℃下的热分解例中焦油残留率高达15％，因此难以连续运行处于下游的设备，进而，存在为了使附着于氧化铝系颗粒的焦油燃烧而需要另行的热源的问题。
[0029]对于专利文献4中记载的焦油的去除方法，从气化炉中分散出由昂贵的负载Fe的BaTiO3构成的催化剂、或由于碳成分的析出而分解效果减少，其补充频率增高。
[0030]即，为了稳定地制造氢气，专利文献1～4中记载的从有机原料中去除焦油的方法中，未解决前述第1课题，难以从热分解气体中去除焦油，且难以稳定地进行作为本专利技术的目的的氢气回收。
[0031]另外，本专利技术的前述第2课题是将第2热分解气体的一部分导入燃烧室而制造的燃烧废气直接或间接地作为原料干燥的热源的方法，能够提高经济性。
[0032]用于解决问题的方案
[0033]本专利技术的一个方式为以生物质作为原料的氢气制造方法
[0034](1)一种以生物质作为原料的氢气制造方法，其特征在于，所述方法具备如下工序：
[0035]向具有内筒和外筒的外燃式旋转窑的该内筒供给原料的原料供给工序；
[0036]通过前述外筒的热使供给至前述内筒的前述原料在前述内筒内热分解而产生第1热分解气体的工序；
[0037]将前述第1热分解气体导入至前述外筒的向外筒导入第1热分解气体的工序；
[0038]在前述外筒中将前述第1热分解气体内的焦油分解而得到第2热分解气体的工序；
[0039]从前述外筒中取出前述第2热分解气体并导入至重整炉的工序；
[0040]通过前述重整炉使所导入的前述第2热分解气体升温而得到提高了氢气含有比例
的粗重整气体的重整工序；及
[0041]从前述重整工序的前述粗重整气体中回收氢气的氢气回收工序；
[0042]得到前述第2热分解气体的工序如下：
[0043]将氧气或空气中的至少一者与水蒸气组合，并以水蒸气的摩尔数/氧气成分的摩尔数之比在0.4～4的范围内注入前述外筒中，
[0044]在前述外筒内使前述第1热分解气体部分氧化，将前述外筒内的温度控制在640～740℃，
[0045]将前述第1热分解气体内的焦油分解。
[0046](2)一种以生物质作为原料的氢气制造方法，其特征在于，所述方法包括如下工序：
[0047]通过原料干燥机使原料干燥的原料干燥工序；
[0048]向具有内筒和外筒的外燃式旋转窑的该内筒供给经过前述原料干燥工序的原料的材料供给工序；
[0049]通过前述外筒的热使供给至前述内筒的前述原料在前述内筒内热分解而产生第1热分解气体的工序；
[0050]将前述第1热分解气体导入至前述外筒的向外筒导入第1热分解气体的工序；
[0051]在前述外筒中将前述第1热分解气体内的焦油分解而得到第2热分解气体的工序；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种以生物质作为原料的氢气制造方法，其特征在于，所述方法具备如下工序：向具有内筒和外筒的外燃式旋转窑的该内筒供给原料的原料供给工序；通过所述外筒的热使供给至所述内筒的所述原料在所述内筒内热分解而产生第1热分解气体的工序；将所述第1热分解气体导入至所述外筒的向外筒导入第1热分解气体的工序；在所述外筒中将所述第1热分解气体内的焦油分解而得到第2热分解气体的工序；从所述外筒中取出所述第2热分解气体并导入至重整炉的工序；通过所述重整炉使所导入的所述第2热分解气体升温而得到提高了氢气含有比例的粗重整气体的重整工序；及从所述重整工序的所述粗重整气体中回收氢气的氢气回收工序，得到所述第2热分解气体的工序如下：将氧气或空气中的至少一者与水蒸气组合，并以水蒸气的摩尔数/氧气成分的摩尔数之比在0.4～4的范围内注入所述外筒中，在所述外筒内使所述第1热分解气体部分氧化，将所述外筒内的温度控制在640～740℃，将所述第1热分解气体内的焦油分解。2.一种以生物质作为原料的氢气制造方法，其特征在于，所述方法包括如下工序：通过原料干燥机使原料干燥的原料干燥工序；向具有内筒和外筒的外燃式旋转窑的该内筒供给经过所述原料干燥工序的原料的材料供给工序；通过所述外筒的热使供给至所述内筒的所述原料在所述内筒内热分解而产生第1热分解气体的工序；将所述第1热分解气体导入至所述外筒的向外筒导入第1热分解气体的工序；在所述外筒中将所述第1热分解气体内的焦油分解而得到第2热分解气体的工序；从所述外筒中取出所述第2热分解气体并导入至重整炉和燃烧炉的工序；提高所述重整炉的气体温度，由所述第2热分解气体得到提高了氢气含有比例的粗重整气体的重整工序；从所述重整工序的所述粗重整气体中回收氢气的氢气回收工序；将包含所导入的所述第2热分解气体的气体、空气和干燥机废气在所述燃烧炉混合燃烧而得到燃烧废气的工序；及将该燃烧废气直接或间接地作为所述原料干燥工序的热源，在此基础上，用所述燃烧废气的剩余部分产生蒸气并用于发电的工序；得到所述第2热分解气体的工序如下：将氧气或空气中的至少一者与水蒸气组合，以水蒸气的摩尔数/氧气成分的摩尔数之比在0.4～4的范围内注入所述外筒中，在所述外筒内使所述第1热分解气体部分氧化，将所述外筒内的温度控制在640～740℃，将所述第1热分解气体内的焦油分解。3.一种以生物质作为原料的氢气制造方法，其特征在于，所述方法包括如下工序：通过原料干燥机使原料干燥的原料干燥工序；
向外燃式的旋转窑的该内筒供给经过所述原料干燥工序的干燥原料的原料供给工序；在所述外燃式的旋转窑的所述内筒外侧且在该内筒的入口侧设置第1外筒、在出口侧设置至少1个第2外筒，通过在所述第1和第2外筒中产生的热使供给至所述内筒的所述干燥原料在所述内筒内热分解而产生第1热分解气体的工序；将所述第1热分解气体导入至所述第2外筒的工序；所述第2外筒中，将氧气或空气中的至少一者与水蒸气组合，并以水蒸气的摩尔数/氧气成分的摩尔数之比为0.4～4的方式供给至所述第2外筒，将所述第2外筒内的温度控制在640～740℃，使所述第1热分解气体部分氧化而得到第2热分解气体的工序；从所述第2外筒中取出所述第2的热分解气体，分别导入至作为第1系统的重整炉、及作为第2系统的燃烧炉的气体导入工序；所述重整炉中，以水蒸气的摩尔数/氧气成分的摩尔数之比为0.4～4的方式供给水蒸气和氧气，将所述重整炉的气体温度升温至900～1100℃，在所述重整炉中通过所述升温而得到提高了氢气含有比例的粗重整气体的重整工序；从所述重整工序的所述粗重整气体中回收氢气的氢气回收工序；及在所述燃烧炉中，将新鲜空气、作为从所述原料干燥机的排出口排出的已加湿的废气的干燥循环气体的至少一部分和所述第2热分解气体这3者混合，并在800～950℃下进行燃烧而得到燃烧废气的燃烧工序；将所述燃烧废气的一部分导入至所述第1外筒，将所述窑内筒加热，使将所述燃烧废气的另一部分投入所述原料干燥机中进行循环使用时的所述干燥循环气体的余量升温后，与所述燃烧气体的一部分集合，在剩余燃烧废气锅炉中制造用于汽轮发电机的发电的蒸汽，排放到大气中。4.一种以生物质作为原料的氢气制造方法，其特征在于，所述方法包括如下工序：通过原料干燥机使原料干燥的原料干燥工序；向外燃式的旋转窑的该内筒供给经过所述原料干燥工序的干燥原料的原料供给工序；在所述外燃式的旋转窑的所述内筒外侧且在该内...

【专利技术属性】
技术研发人员：内藤俊一，白水渡，原田和幸，后藤贤一，
申请(专利权)人：内藤俊一，
类型：发明
国别省市：