JP2010174190A - 超臨界水ガス化に伴う活性炭回収方法 - Google Patents
超臨界水ガス化に伴う活性炭回収方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010174190A JP2010174190A JP2009020651A JP2009020651A JP2010174190A JP 2010174190 A JP2010174190 A JP 2010174190A JP 2009020651 A JP2009020651 A JP 2009020651A JP 2009020651 A JP2009020651 A JP 2009020651A JP 2010174190 A JP2010174190 A JP 2010174190A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- activated carbon
- biomass
- water
- gas
- reactor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/54—Improvements relating to the production of bulk chemicals using solvents, e.g. supercritical solvents or ionic liquids
Landscapes
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
【解決手段】活性炭の存在下において、リンを含有するバイオマスを100〜250℃の範囲内の温度、及び0.1〜4MPaの範囲内の圧力の条件下で熱水処理し、熱水処理することにより得られた、前記活性炭を含む前記リンを含有するバイオマスのスラリー体を、374℃以上の温度、及び22.1MPa以上の圧力の条件下で水熱処理する。そして、前記水熱処理にて得られた排水に水より軽く、親油性及び揮発性の液体を添加し、攪拌して静置すると、2層(有機層と無機層)に分離する。有機層を回収することにより、活性炭を回収することができ、回収された有機層から揮発性の液体を揮発することにより、活性炭を精製することができる。一方、無機層を回収することにより、リン酸塩を回収することができる。
【選択図】図7
Description
本発明にかかるシステムは、バイオマスをガス化してメタンや水素等の燃料ガスを効率的に生成し、得られた燃料ガスで発電して電力を供給するための「バイオマス化発電システム」と、このバイオマス化発電システムから得られた副産物から活性炭およびリン酸塩を回収するための「回収システム」からなる。これらのシステムは、それぞれ独立して設計することができるため、以下に、各システムの構成について、別個に説明する。なお、以下のシステムでは、リンを含有するバイオマスを使用する。
図1は、本発明の一実施形態として説明するバイオマスガス化発電システムの全体構成を示す図である。図1に示すように、本発明に係るバイオマスガス化発電システム200は、調整タンク100、破砕機110、供給ポンプ120、第一熱交換器130、第二熱交換器131、前処理装置140、スラリー供給装置150、反応器160、加熱器161、予熱器162、加熱器163、予熱器164、クーラー170、減圧器171、気液分離器180、ガスタンク181、触媒回収器182、固液分離器183、発電装置190等を備える。
バルブ373,374は、スラリー体を反応器160に供給するシリンダーを、一方のシリンダー310,320から他方のシリンダー320,310に切り替える際、すなわち、水注入装置360が水を注入するシリンダー310,320を、一方のシリンダー310,320から他方のシリンダー320,310に切り替える際に、シリンダー310,320から反応器160にスラリー体が流れる(供給される)のを一時的に遮断する装置である。バルブ375,376は、水注入装置360が水を注入するシリンダー310,320を、一方のシリンダー310,320から他方のシリンダー320,310に切り替える際に、前処理装置140からシリンダー310,320にスラリー体が流れる(うけいれられる)のを一時的に遮断する装置である。バルブ373,374,375,376は、例えば、電磁バルブ等である。
次に、本実施の一形態として、超臨界水によるガス化反応によりバイオマスから燃料ガスを生成し、燃料ガスを利用して発電する方法について説明する。
図4に、揮発性液体分離槽182、揮発性液体回収槽183、揮発性液体貯蔵槽184の構成の一例を示し、活性炭及びリン酸塩の回収方法を説明する。また、図7には、活性炭回収の際の処理フローチャートを示す。
水97.6質量部、鶏糞2質量部、及び粒径20μmの活性炭0.4質量部を攪拌混合し、180℃,1.1MPaの条件下で熱水処理したバイオマスのスラリー体を、高圧ポンプにより管型反応器に圧入し、600℃,25MPaの条件下で、超臨界水による反応を行った。また、対照実験として、活性炭を添加しないで同様に超臨界水によるガス化反応を行った。その結果、活性炭を添加しない場合には、炭素ガス化率が73%であるのに対し、活性炭を0.4質量部添加した場合には、炭素ガス化率が88%と上昇することが明らかになった。
次に、水80質量部、セルロース粉末20質量部、及び平均粒径100μmの活性炭20質量部を攪拌混合してスラリーを調製した。その後、攪拌機を備えた167mlのオートクレーブにスラリー40mlを注入し、圧力25MPaで攪拌しながら400℃まで温度上昇させて1時間保持して超臨界水によるガス化反応を行った。反応後、室温まで冷却し、生成ガスを回収して炭素ガス化率を求めた。また、対照実験として、活性炭を添加せずに同様の処理を行った。その結果、活性炭を添加しない場合には炭素ガス化率が10%であるのに対し、活性炭を添加した場合には炭素ガス化率が30%と上昇することが明らかになった。
以上のことから、活性炭等の非金属触媒の添加によりバイオマスのガス化効率を高めることができることが明らかになった。
図2に示すように、導入口210及び排出口220を設けた流動層反応器160(φ12.3mm×2400mm)の下方に分散板(網)を備え、平均粒径が1mmのアルミナボールを流動媒体として設置した。この流動層反応器160に、バイオマス(灰)や活性炭の代わりにアルミナ粒子(平均粒径が180〜250μm、あるいは、平均粒径が250〜300μm)を水に混合した混合物を、アルミナ粒子が飛び出し、流動媒体であるアルミナボールが飛び出さない流量(0.19m/s〜0.60m/s)で導入口210から導入し、排出口220から排出されたアルミナ粒子を回収した。
その結果、平均粒径が180〜250μmのアルミナ粒子を流動層反応器160に導入した場合には97.5%のアルミナ粒子を回収することができ、平均粒径が250〜300μmのアルミナ粒子を流動層反応器60に導入した場合には98.9%のアルミナ粒子を回収することができることがわかった。このことから、上述のような流動層反応器160に、活性炭を含むバイオマスのスラリー体(平均粒径が300μm以下)を所定の流量(例えば、流動媒体が排出口から飛び出さない最大流量)で導入口210から導入しながら、所定の温度及び所定の圧力下で水熱反応を行うことにより、生成された生成ガスや灰分、並びに、活性炭や水(超臨界水)を排出口220から排出できることが示された。
(i)実験試料の調製
水85質量部、鶏糞10質量部、及び粒径10〜100μmの活性炭5質量部を攪拌混合し、180℃,1.1MPaの条件下で熱水処理したバイオマスのスラリー体を、高圧ポンプにより管型反応器に圧入し、600℃,25MPaの条件下で、超臨界水によるガス化反応を行った。また、対照実験として、活性炭を添加しないで同様に超臨界水によるガス化反応を行った。このガス化反応によって得られた固形分(灰分、活性炭混合:以下、「超臨界水ガス化副産物」と称する)を105℃で乾燥したものを、以下の実験に用いた。
まず、超臨界水ガス化副産物100.0gに1N塩酸1000mlを加え(L/S比=10[ml/g])、室温で1時間振盪(200rpm)し、超臨界水ガス化副産物からリンを溶出させた。次に、懸濁液をろ紙(No.5C)でろ別し、活性炭様固形分(以下、物質Aとする)とリン溶出液を得た。リン溶出液に水酸化ナトリウム水溶液を加えて、pHを7.5に調整し、生成した白色沈殿物(以下、物質Bとする)をメンブランフィルター(孔径:1.0μm)でろ過した。最後に、物質A及び物質Bを105℃で乾燥した。
物質A及び物質Bを計量したところ、物質Aは69.3g、物質Bは28.0gであった。また、物質Bの色は白色であった。
次に、超臨界水ガス化副産物、及び物質Aに含まれる成分を比較するために、主要5成分(C、Ca、P、Si、Mg)に対して、蛍光X線分析を行った。
(iii)X線解析(XRD)
化学工業日報社「15107の化学商品」(2007)に、リン酸一水素カルシウムは1kgあたり400〜550円、リン酸二水素カルシウムは1kgあたり460〜800円、リン酸三カルシウムは1kgあたり600〜650円、ヒドロキシアパタイトは1kgあたり10,000円と記載されている。そこで、上記リン溶出液に、ヒドロキシアパタイトが含まれているか、X線解析を行った。図8に物質BとヒドロキシアパタイトとのXRDパターンの比較を示す。
物質Bの主成分は、ヒドロキシアパタイトであることが確認できた。これより、鶏糞を用いた超臨界水ガス化副産物からヒドロキシアパタイトを回収できることが示された。なお、原料として用いた鶏糞の中にはヒドロキシアパタイトは含まれていない(図9)。
本実施例では、ヘキサンを含む有機溶液層と無機溶液層の2層がある混合溶液では、活性炭が有機溶液層に来ることを示す。
まず、小瓶に、熱水処理にて生成した灰分及び活性炭を含有する液体(水70 mL、活性炭15 mL、灰分5 mL)を入れ、軽油、サラダ油、ホワイトガソリン、n−ヘキサンをそれぞれ10 mL 加え、蓋をして良く攪拌する。その後、しばらく静置して、有機溶液層と無機溶液層の2層に分かれたところで、活性炭がどちらの層に来るか観察したところ、図10に示すように、いずれの場合も、上層の有機溶液層に捕捉された。
120 供給ポンプ 130 第一熱交換器
131 第二熱交換器 140 前処理装置
150 スラリー供給装置 160 反応器
161 加熱器 162 予熱器
163 加熱器 164 予熱器
170 クーラー 171 減圧器
180 気液分離器 181 ガスタンク
182 揮発性液体分離槽 183 揮発性液体回収槽
184 揮発性液体貯蔵槽 190 発電装置
200 バイオマスガス化発電システム
210 導入口 220 排出口
230 流動媒体 240 分散部
310、320 シリンダー 330 軸
331、332 ピストン 340 攪拌機
350 攪拌機 360 水注入装置
361〜364 バルブ 371、372 三方弁
373〜376 バルブ 380、381 蓄圧器
410、420、430、440、460 送液管
450 活性炭排出口 423、443 圧力調節器
412、422、424、432、442、444、462 バルブ
Claims (4)
- 活性炭の存在下においてリンを含有するバイオマスを高温高圧ガスで処理し、
前記高温高圧ガス処理によって得られる反応物から前記活性炭を回収する方法であって、
活性炭の存在下において、リンを含有するバイオマスを100〜250℃の範囲内の温度、及び0.1〜4MPaの範囲内の圧力の条件下で熱水処理し、
熱水処理することにより得られた、前記活性炭を含む前記リンを含有するバイオマスのスラリー体を、374℃以上の温度、及び22.1MPa以上の圧力の条件下で水熱処理し、
前記水熱処理にて生成した、灰分及び活性炭を含有する液体に、水より軽く、親油性及び揮発性の液体を加えて攪拌し、
二層に分離させて、活性炭を含有する層を回収すること、
を特徴とする活性炭の回収方法。 - 水熱処理にて生成した、生成ガス、灰分、活性炭、及び水を、前記生成ガスと、前記灰分、前記活性炭、及び水を含む混合液とに分離する工程を含むことを特徴とする、請求項1に記載の活性炭の回収方法。
- 回収された層から、前記揮発性の液体を揮発させるによって活性炭を精製することを特徴とする請求項1または2に記載の活性炭の回収方法。
- 活性炭の存在下においてリンを含有するバイオマスを高温高圧ガスで処理し、
前記高温高圧ガス処理によって得られる反応物からリン酸塩を回収する方法であって、
活性炭の存在下において、リンを含有するバイオマスを100〜250℃の範囲内の温度、及び0.1〜4MPaの範囲内の圧力の条件下で熱水処理し、
熱水処理することにより得られた、前記活性炭を含む前記リンを含有するバイオマスのスラリー体を、374℃以上の温度、及び22.1MPa以上の圧力の条件下で水熱処理し、
前記水熱処理にて生成した、灰分及び活性炭を含有する液体に、水より軽く、親油性及び揮発性の液体を加えて攪拌し、
二層に分離させて、リン酸塩を含有する層を回収すること、
を特徴とするリン酸塩の回収方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009020651A JP5504455B2 (ja) | 2009-01-30 | 2009-01-30 | 超臨界水ガス化に伴う活性炭回収方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2009020651A JP5504455B2 (ja) | 2009-01-30 | 2009-01-30 | 超臨界水ガス化に伴う活性炭回収方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010174190A true JP2010174190A (ja) | 2010-08-12 |
JP5504455B2 JP5504455B2 (ja) | 2014-05-28 |
Family
ID=42705457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009020651A Active JP5504455B2 (ja) | 2009-01-30 | 2009-01-30 | 超臨界水ガス化に伴う活性炭回収方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5504455B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014028335A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-13 | Ricoh Co Ltd | 流体浄化装置 |
JP2014511254A (ja) * | 2010-12-13 | 2014-05-15 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー | バイオマスの水熱処理からのリンの回収 |
WO2019203173A1 (ja) * | 2018-04-16 | 2019-10-24 | 日本電信電話株式会社 | バクテリア産生セルロースカーボンの製造方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007269945A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Hiroshima Univ | 超臨界水バイオマスガス化装置及びそれを含むシステム |
JP2008246343A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Hiroshima Univ | バイオマスガス化発電システム |
-
2009
- 2009-01-30 JP JP2009020651A patent/JP5504455B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007269945A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Hiroshima Univ | 超臨界水バイオマスガス化装置及びそれを含むシステム |
JP2008246343A (ja) * | 2007-03-29 | 2008-10-16 | Hiroshima Univ | バイオマスガス化発電システム |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014511254A (ja) * | 2010-12-13 | 2014-05-15 | エクソンモービル リサーチ アンド エンジニアリング カンパニー | バイオマスの水熱処理からのリンの回収 |
JP2014028335A (ja) * | 2012-07-31 | 2014-02-13 | Ricoh Co Ltd | 流体浄化装置 |
WO2019203173A1 (ja) * | 2018-04-16 | 2019-10-24 | 日本電信電話株式会社 | バクテリア産生セルロースカーボンの製造方法 |
CN111989290A (zh) * | 2018-04-16 | 2020-11-24 | 日本电信电话株式会社 | 细菌产纤维素碳的制造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP5504455B2 (ja) | 2014-05-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5036037B2 (ja) | バイオマスガス化発電システム | |
JP5463524B2 (ja) | バイオマスガス化方法、及びバイオマスガス化システム | |
JP5382679B2 (ja) | リン酸塩回収方法 | |
US7678163B2 (en) | Method and apparatus for converting organic material | |
JP5305426B2 (ja) | リン酸塩回収方法 | |
JP2006274013A (ja) | バイオマスガス化システム | |
JP4719864B2 (ja) | 超臨界水によるバイオマスガス化システム | |
JP2014139323A (ja) | 有機物質の変換の方法および装置 | |
KR20080011163A (ko) | 유기성 폐기물의 처리 설비 및 처리 방법 | |
JP5688724B2 (ja) | バイオマス処理方法 | |
JP2019520206A (ja) | 水熱炭化プロセスにおける液相の酸化方法 | |
JP6070906B1 (ja) | 超臨界水ガス化システムおよびガス化方法 | |
JP5504455B2 (ja) | 超臨界水ガス化に伴う活性炭回収方法 | |
JP5030275B2 (ja) | バイオマスガス化発電システム | |
JP4997546B2 (ja) | 超臨界水バイオマスガス化装置及びそれを含むシステム | |
JP5688723B2 (ja) | バイオマス付着防止方法 | |
JP2007271146A (ja) | 二重管構造 | |
US20120292241A1 (en) | Plant for treatment of biological sludges with recovery of raw materials and energy | |
JP5317163B2 (ja) | リン酸塩回収方法 | |
JP5509445B2 (ja) | 超臨界水ガス化に伴う非金属系触媒回収方法、非金属系触媒再使用方法、排水使用方法 | |
JP5177477B2 (ja) | 流体供給装置およびそれを備えるシステム | |
WO2007059783A1 (en) | Method and apparatus for converting organic material using microwave excitation | |
JP5540369B2 (ja) | 燃料ガス製造方法 | |
JP5859713B1 (ja) | バイオマスガス化システムおよびバイオマスガス化方法 | |
JP6351039B2 (ja) | 汚泥乾燥方法、汚泥減容化方法、汚泥乾燥装置および汚泥減容化システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20120130 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20120130 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20131112 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20140114 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20140204 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20140224 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5504455 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |