ガス化設備の金属回収方法及び金属回収装置
【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の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を介して流動媒体と排ガスとに分離し、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。
【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を介して流動媒体と排ガスとに分離し、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属を多く含む原料を流動層ガス化炉でガス化する際に原料から金属を回収するガス化設備の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や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、高品位の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塔式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）。
【特許文献１】特開２００５−４１９５９号公報
【発明の開示】
【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と排ガスとに分離し、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】
【図１】本発明の実施の第１例を示す概念図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属を多く含む原料を流動層ガス化炉でガス化する際に原料から金属を回収するガス化設備の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や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、高品位の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塔式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）。
【特許文献１】特開２００５−４１９５９号公報
【発明の開示】
【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と排ガスとに分離し、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】
【図１】本発明の実施の第１例を示す概念図である。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】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
【特許請求の範囲】
【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と排ガスとに分離し、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。
【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。
【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と排ガスとに分離し、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。
【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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００８−２２２９１８（Ｐ２００８−２２２９１８Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６５１５０（Ｐ２００７−６５１５０）
【出願日】平成１９年３月１４日（２００７．３．１４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１４日（２００７．３．１４）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
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