Control and reduction of tar emission in coal pyrolysis using a novel downer reactor

CO2排出量の大幅な削減を目的とした高効率石炭火力発電の技術として、次世代型石炭ガス化複合サイクル発電(A-IGCC)の開発を行っている。このシステム反応温度を従来の1300C以上の高温ではなく、900C以下の比較的低温で行う必要がある。そのための熱分解炉として、気体と固体を並流で接触・反応するダウナー型反応器を想定している。本研究では、ダウナー型熱分解炉にガス化炉内を循環する熱媒体粒子を供給した際の石炭の反応性を調べた。加熱した熱媒体粒子（硅砂もしくはチャーを模擬した活性炭）を供給した際の石炭の反応機構を実験的に明らかにした。特にタールを熱分解炉内で完全分解もしくは捕集して反応器の外に出さないようにすることを目的とした。実験は、900Cに加熱した石英製ダウナー型熱分解炉(内径20 mm, 長さ1000 mm)の上部からスクリューフィーダーを用いて石炭粒子（Loy Yang褐炭）と、900Cに予熱したケイ砂もしくは活性炭を供給し、石炭の熱分解を行った。実験の結果、硅砂供給量増加により、タールの放出量が顕著に減少し、CO, CO2の収率増加がみられた。加熱した硅砂を熱分解炉に供給することにより、タールは迅速に硅砂の表面に付着することが分かり、従来から問題となっているタールの放出を大幅に抑制することが可能になることを示した。さらに、ダウナー型熱分解炉に活性炭を供給した際は、活性炭供給量の増加に伴い水素の収率が向上し、軽質タールの放出を完全に抑えることができることを明らかにした。また、残存金属分の分析の結果、これらの活性炭は触媒となり得る金属分をほとんど含んでいないことから、重質タールについては活性炭表面の細孔に入り込み、コーキングしてDeposited carbonとなると考えられる。

CO2排出量の大幅な削減を目的とした高効率石炭火力発電の技術として、次世代型石炭ガス化複合サイクル発電(A-IGCC)の開発を行っている。このシステム反応温度を従来の1300C以上の高温ではなく、900C以下の比較的低温で行う必要がある。そのための熱分解炉として、気体と固体を並流で接触・反応するダウナー型反応器を想定している。本研究では、ダウナー型熱分解炉にガス化炉内を循環する熱媒体粒子を供給した際の石炭の反応性を調べた。加熱した熱媒体粒子（硅砂もしくはチャーを模擬した活性炭）を供給した際の石炭の反応機構を実験的に明らかにした。特にタールを熱分解炉内で完全分解もしくは捕集して反応器の外に出さないようにすることを目的とした。実験は、900Cに加熱した石英製ダウナー型熱分解炉(内径20 mm, 長さ1000 mm)の上部からスクリューフィーダーを用いて石炭粒子（Loy Yang褐炭）と、900Cに予熱したケイ砂もしくは活性炭を供給し、石炭の熱分解を行った。実験の結果、硅砂供給量増加により、タールの放出量が顕著に減少し、CO, CO2の収率増加がみられた。加熱した硅砂を熱分解炉に供給することにより、タールは迅速に硅砂の表面に付着することが分かり、従来から問題となっているタールの放出を大幅に抑制することが可能になることを示した。さらに、ダウナー型熱分解炉に活性炭を供給した際は、活性炭供給量の増加に伴い水素の収率が向上し、軽質タールの放出を完全に抑えることができることを明らかにした。また、残存金属分の分析の結果、これらの活性炭は触媒となり得る金属分をほとんど含んでいないことから、重質タールについては活性炭表面の細孔に入り込み、コーキングしてDeposited carbonとなると考えられる。