有机物质的低分子化方法及冶金炉产生的废气的利用方法技术

本发明专利技术提供一种有机物质的低分子化方法，其在将有机物质低分子化而转换为气体燃料、液体燃料等时，可以使用能够稳定供给的气体将有机物质有效地改性而进行低分子化，从而得到重质成分及碳质少且含有大量轻质成分的改性物，并且可以利用比较简单的设备来实施。该有机物质的低分子化方法包括：向冶金炉产生的含有一氧化碳的废气(g0)中添加过量的水蒸气使其进行变换反应，形成含有变换反应生成的氢及二氧化碳、和在变换反应中未消耗的水蒸气的混合气体(g)，使该混合气体(g)与有机物质接触，将有机物质改性而进行低分子化。在该有机物质的改性中，由于是同时进行氢化、氢化裂解、水蒸气改质、二氧化碳改质这四个反应，因此即使在比较低的温度下也可以有效地促进有机物质的低分子化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请第一专利技术涉及一种将有机物质改性而使其低分子化的方法，用于将废塑料等有机物质转换为气体燃料、液体燃料等。另外，本申请第二专利技术涉及一种冶金炉产生的废气的利用方法，该方法使用了上述有机物质的低分子化方法，该方法用于减少由冶金炉产生的废气的燃烧放散量(燃焼放散量，combustion diffusion quantity),将所述废气有效利用于下述工艺中:用于将废塑料等有机物质改性而使其低分子化，转换为气体燃料或液体燃料等。
技术介绍
现今，废塑料、含油淤泥、废油等大多采用焚烧处理。但是，焚烧处理时产生CO2等而对环境负担高，而且还存在焚烧炉的热损伤的问题，寻求确立化学再利用技术。在化学再利用技术中，作为用于将有机物质转换为气体燃料或液体燃料的技术，目前以废塑料为中心进行了各种研究，并提出了例如以下的方案。专利文献I中公开了一种方法，其通过使氢浓度60体积％以上、优选80体积％以上、温度600°C以上的焦炭炉气体(COG)与废塑料等有机物质进行反应，以高效率将有机物质氢化裂解、气体化，将COG增热。 另外，专利文献2公开了一种方法，其将石油的流动接触催化剂(FCC)作为热介质兼催化剂使用，并在温度350 500°C下将废塑料分解转换为液体燃料。另外，专利文献3中公开了一种方法，其在对RDF或木材等进行热分解时，将热分解生成的气体进行水蒸气改质，使通过该水蒸气改质而使氢浓度提高后的气体在热分解部循环，在提高了氢浓度后的气体氛围中进行热分解。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2007-224206号公报专利文献2:日本特开2010-013657号公报专利文献3:日本特开2001-131560号公报专利文献4:日本特开2000-283658号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题但是，上述现有技术存在以下问题。首先，关于专利文献1，COG中的氢浓度为60体积％以上，即使在煤干馏工序中也仅限于干馏末期，因此，在专利文献I的方法中，需要在干馏末期的时刻切换气体流路，向废塑料氢化裂解反应器中供给含有大量粉尘的600°c以上的C0G。但是，在这样严酷的条件下，难以使流路切换阀长期稳定地持续工作，从该意义上讲，可以说该技术缺乏实现性。另夕卜，为了实现废塑料的有效气体化，需要连续地向氢化裂解反应器中供给含有60体积％以上氢的COG，为此，需要在每个碳化室均设置氢浓度计和流路切换阀，设备成本增加。另外，专利文献2的方法虽然通过添加FCC催化剂促进了催化裂解和芳香化，但是因为在非活性气体流动下进行反应，因此重油成分和焦炭总计生成了 13质量％(实施例1)，作为轻质燃料的制造技术，不能说是可以满足的水平。另外，用专利文献3的方法生成的气体的主体为H2、CO、CO2，其是燃烧热比冶金炉产生的废气稍低的1800kcal/Nm3左右的气体，作为气体燃料的价值有限。在用于将废塑料等有机物质转换为气体燃料、液体燃料的现有技术中，存在如上所述的问题，期望提出涉及有机物质的低分子化方法的方案，该有机物质的低分子化方法可以使用能够稳定供给的气体将有机物质有效地改性而进行低分子化，从而得到重质成分及碳质少且含有大量轻质成分的改性物，并且可以利用比较简单的设备来实施。另一方面，关于冶金炉产生的废气的有效利用，目前存在以下问题。即，转炉等进行间歇生产的各种冶金炉与生产同步 间歇地产生大量的废气。例如，转炉以瞬时流量10 30万Nm3/hr左右产生CO浓度为50 70体积％左右的废气。但是，因为吹炼时间为10 30分钟左右，在例如瞬时流量为10万NmVhr的情况下，包括未吹炼的时间在内的时间平均流量为1.7 5万NmVhr左右。由于低位燃烧热为2000kcal/Nm3左右，因此，转炉气体作为炼铁厂内的燃料等被有效利用。但是，因为是间歇产生，废气必须以前期的时间平均流量以下的流量被利用，实质上成为与瞬时流量不平衡的状态。因此，存在无法完全收纳进储气罐的时刻，存在必须从废气燃烧烟道进行扩散燃烧的问题。针对这样的问题，作为用于抑制转炉气体的扩散燃烧的转炉气体的使用方法，在专利文献4中公开了如下的方法:向使CO和甲醇反应而合成乙酸的装置供给转炉气体，利用转炉气体中的CO作为乙酸的原料。但是，乙酸在炼铁厂并不是必须的副原料，因为需要进行外售，在缺乏乙酸的需求时，需要减少其制造量，存在不能抑制转炉气体的排放的问题。因此，本专利技术的目的在于提供一种有机物质的低分子化方法，其在将废塑料等有机物质低分子化而转换为气体燃料、液体燃料等时，可以使用能够稳定供给的气体将有机物质有效地改性而进行低分子化，从而得到重质成分及碳质少且含有大量轻质成分的改性物，并且可以利用比较简单的设备来实施。另外，本专利技术的另一目的在于提供一种冶金炉产生的废气的利用方法，该方法可以以稳定的使用量有效利用从冶金炉产生的废气，稳定地减少燃烧放散量。解决问题的方法为了解决上述问题，本专利技术人等反复进行了研究，结果得到了如下的见解。首先，为了解决第一课题，下述方法是有效的:向冶金炉中产生的含有一氧化碳的废气中添加过量的水蒸气使其进行变换反应，利用含有该变换反应后的气体，即变换反应中生成的氢及二氧化碳与残余的水蒸气的混合气体，将高分子量的有机物质改性而进行低分子化。另外可知，该有机物质改性用混合气体(变换反应生成气体)的组成存在优选的范围。另外可知，通过将含有一氧化碳的冶金炉产生的废气作为如上所述的将有机物质进行低分子化的特定工艺的原料气体有效利用，可以解决第二课题。即，通过将含有一氧化碳的冶金炉产生的气体用作上述那样的特定的有机物低分子化工艺的原料气体而得到的气体燃料、液体燃料，在炼铁厂等的金属冶炼设备中是不可欠缺的，由于是经常被消耗的燃料，所以无需根据需要减少其制造量，因此，可以将冶金炉产生的气体作为原料气体稳定地使用(消耗)，所以，可以稳定地减少冶金炉产生的气体的燃烧放散量。本专利技术是基于上述见解而完成的，其主旨如下。[I] 一种有机物质的低分子化方法，该方法包括:通过向冶金炉中产生的含有一氧化碳的废气( )中添加过量的水蒸气使其进行变换反应，形成含有变换反应生成的氢及二氧化碳、和在变换反应中未消耗的水蒸气的混合气体(g)，使该混合气体(g)与有机物质接触，将有机物质改性而进行低分子化。[2]上述[I]所述的有机物质的低分子化方法，其中，废气( )是通过从冶金炉中产生的含有一氧化碳和氮的废气中将至少一部分氮分离而提高了一氧化碳浓度的废气。[3]上述[I]或[2]所述的有机物质的低分子化方法，其中，混合气体(g)的水蒸`气浓度为5 70体积％。[4]上述[3]所述的有机物质的低分子化方法，其中，混合气体(g)中水蒸气浓度为20 70体积％、氢浓度为10 40体积％、二氧化碳浓度为10 40体积％。[5]上述[I] [4]中任一项所述的有机物质的低分子化方法，其中，待改性的有机物质为选自废塑料、含油淤泥、废油中的一种以上。[6] 一种燃料的制造方法，该方法包括:将通过上述[I] [5]中任一项所述的有机物质的低分子化方法得到的有机物质的改性物以气体燃料和/或液体燃料的形式回收。[7] 一种冶金炉产生的废气的利用方法，该方法包括:在具有暂时储存从冶金炉间歇地产生的含有一氧化碳的废气( )的储气罐、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.31 JP 2010-194553;2010.11.30 JP 2010-266791.一种有机物质的低分子化方法，该方法包括: 通过向冶金炉中产生的含有一氧化碳的废气(gd)中添加过量的水蒸气使其进行变换反应，形成含有变换反应生成的氢及二氧化碳、和在变换反应中未消耗的水蒸气的混合气体(g)，使该混合气体(g)与有机物质接触，将有机物质改性而进行低分子化。2.根据权利要求1所述的有机物质的低分子化方法，其中，废气(Stl)是通过从冶金炉产生的含有一氧化碳和氮的废气中将至少一部分氮分离而提高了一氧化碳浓度的废气。3.根据权利要求1或2所述的有机物质的低分子化方法，其中，混合气体(g)的水蒸气浓度为5 70体积％。4.根据权利要求3所述的有机物质的低分子化方法，其中，混合气体(g)中水蒸气浓度为20 70体积％、氢浓度为10 40体积％、二氧化碳浓度为10 40体积％。5.根据权利要求1 4中任一项所述的有机物质的低分子化方法，其中，待改性的有机物质为选自废塑料、含油淤泥、废油中的一种以上。6.一种燃料的制造方法，该方法包括: 将通过权利要求1 5中任一项所述的有机物质的低分子化方法得到的有机物质的改性物以气体燃料和/或液体燃料的形式回收。7.一种冶金炉产生的废气的利用方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高木克彦，菅原胜幸，藤井良基，浅沼稔，茂木康弘，斋间等，藤林晃夫，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：
国别省市：