氢的制造方法技术

在重整有机物质来制造氢时，通过向冶金炉中所产生的含有一氧化碳的排气(g0)中添加过量的水蒸气来进行转移反应，制成含有转移反应中生成的氢和二氧化碳气体以及转移反应中未消耗掉的水蒸气的混合气体(g)，通过使该混合气体(g)与有机物质接触，发生将有机物质低分子化的重整反应，通过对由该重整反应产生的生成物进行水蒸气重整，而生成氢。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】在重整有机物质来制造氢时，通过向冶金炉中所产生的含有一氧化碳的排气(g0)中添加过量的水蒸气来进行转移反应，制成含有转移反应中生成的氢和二氧化碳气体以及转移反应中未消耗掉的水蒸气的混合气体(g)，通过使该混合气体(g)与有机物质接触，发生将有机物质低分子化的重整反应，通过对由该重整反应产生的生成物进行水蒸气重整，而生成氢。【专利说明】
本专利技术涉及对塑料等有机物质进行重整而制造氢的方法，以及对通过有机物质重整而制造得到的氢进行利用的高炉和炼钢厂的操作方法。
技术介绍
目前很多的废塑料、含油泥渣、废油等被焚烧处理。但是，焚烧处理中产生CO2等对环境的负荷较高，并且还有焚烧炉的热损伤的问题，要求确立一种化学再循环技术。化学再循环技术中，用于将有机物质重整而转换为氢的技术一直以来以废塑料为中心进行了各种研究，例如提出了以下的方案。专利文献I中公开了一种方法，其中，通过使氢浓度为60VOl%以上、优选为80vol%以上、温度为600°C以上的焦炭炉气体(COG)与塑料等有机物质发生反应，将有机物质高效率地氢化裂解和气体化，将COG增热化。另外，专利文献2中公开了一种方法，其中，将FCC催化剂用作热介质体兼催化剂，通过在温度350~500°C分解塑料，从而转换为液体燃料。此外，专利文献3中公开了一种方法，其中，在将RDF、木材等热分解时，对热分解中生成的气体进行 水蒸气重整，将通过该水蒸气重整而提高了氢浓度的气体循环至热分解部，在氢浓度得以提高的气体气氛中进行热分解。专利文献4中公开了一种方法，其中，在无氧状态下将有机物热分解，对热分解中产生的烃进行水蒸气重整而制造氢。另外，专利文献5中公开了一种方法，其中，在氧化催化剂的存在下将塑料热分解，使水蒸气与热分解中沉积在催化剂表面的碳化物反应而制造氢。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2003-221203号公报专利文献5:日本特开平5-330801号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，在上述现有技术中具有以下问题。首先，关于专利文献1，COG中的氢浓度达到60vol%以上在煤炭干馏工序中也被限于干馏末期，因此，在专利文献I的方法中，在干馏末期的时机需要切换气体流路，将含有大量粉尘的600°C以上的COG供给至塑料氢化裂解反应器中。但是，在这样苛刻的条件下难以长期稳定地使流路切换阀持续动作，这意味着其可以说是一种缺乏实现性的技术。另外，为了塑料的高效气体化，需要将含有60vol%以上的氢的COG连续供给至氢化裂解反应器中，为此需要针对每个碳化室设置氢浓度计和流路切换阀，设备成本增大。此外，专利文献2的方法中，通过添加FCC催化剂进行了催化裂解和芳香族化，但是由于在惰性气体的条件下进行了反应，因此，重油成分和焦炭共计生成13质量％ (实施例I)，不能说是作为轻质燃料的制造技术能够令人满意的水准。另外，专利文献3的方法中生成的气体中，H2、C0、C02是主体，燃烧热为1800kcal/Nm3左右，略低于冶金炉产生的排气的燃烧热，作为气体燃料的价值有限。专利文献4的方法中，通过热分解法由塑料等有机物质生成烃，对其进行水蒸气重整而转换为氢，因此，不能由热分解时生成的碳质制造氢，存在氢制造效率低的问题。另外，生成的碳质与灰分一同以残渣的形式从热分解炉中抽出，因此，增加了难以再循环的废弃物。另外，专利文献5的方法中，使水蒸气与热分解中生成的沉积在催化剂表面的碳化物发生反应，但难以使沉积在催化剂细孔内的全部碳化物与水蒸气发生反应，氢制造效率低，不仅如此，未反应而残留的碳化物也会导致催化剂失活，具有成本高的问题。此外，一般而言，若将塑料等有机物质在水蒸气的存在下进行重整，则能够制造氢，但现状是将塑料等有机物质高效率地重整的技术未知。因此，本专利技术的目的在于提供一种，其为将塑料等有机物质重整而制造氢的方法，该方法能够使用可稳定供给的气体将有机物质有效地重整而转换为氢，同时，重质成分和碳质 的生成量少，并且能够稳定且高效率地制造氢，而且能够以比较简易的设备实施。解决课题的手段本专利技术人为了解决上述课题进行了反复研究，其结果发现以下的方法有效。(i)在含有一氧化碳的冶金炉产生排气中添加过量的水蒸气而进行转移反应，由此得到含有在转移反应中生成的氢和二氧化碳气体以及在转移反应中未消耗的水蒸气的混合气体。并且，利用该混合气体将有机物质重整(低分子化)，将通过该重整而产生的生成物(烃)进行水蒸气重整(将烃转换为氢和一氧化碳)。(ii)优选的是，在上述(i)的方法中，在对通过有机物质重整反应产生的生成物进行水蒸气重整后，进一步进行转移反应(将一氧化碳转换为氢)。或者，在上述(i)的方法中，从通过有机物质重整反应产生的生成物中分离出气体生成物(轻质烃)，将该气体生成物水蒸气重整后，进一步进行转移反应(将一氧化碳转换为氢)。另外，可知上述有机物质重整用的混合气体(转移反应生成气体)的组成具有合适的范围。本专利技术基于这样的技术思想而完成的，其要点如下。 一种，其中，在由冶金炉产生的含有一氧化碳的排气(Stl)中添加过量的水蒸气来进行转移反应，由此制成混合气体(g)，该混合气体(g)含有在转移反应中生成的氢和二氧化碳气体以及在转移反应中未消耗的水蒸气，通过使该混合气体(g)与有机物质接触，从而发生将有机物质低分子化的重整反应，对通过将该有机物质低分子化的重整反应而产生的生成物进行水蒸气重整而生成氢。如上述的，其中，上述混合气体(g)中，水蒸气浓度为5~70vol%。如上述或的，其中，上述混合气体(g)中，氢浓度为5vol %以上、二氧化碳气体浓度为5vol %以上。如上述~任一项的，其中，上述排气(gQ)中，一氧化碳浓度为25~80vol%、二氧化碳浓度为10~25vol%、氮浓度为10~30vol%、氢浓度为O ~20νο1 % ο如上述~任一项的，其中，对上述水蒸气重整后的生成物进一步进行转移反应而生成氢。如上述的，其中，上述转移反应通过在将上述水蒸气重整后的生成物冷却所得到的气体中添加水蒸气或/和水而进行，由此生成氢。如上述~任一项的，其中，从通过将有机物质低分子化的重整反应所产生的生成物中分离出气体生成物，对该气体生成物进行水蒸气重整。如上述~任一项的制造方法，其中，从通过将有机物质低分子化的重整反应所产生的生成物中分离出液体生成物，对该液体生成物进行水蒸气重整。如上述~任一项的，其中，在不同的反应器内进行将有机物质低分子化的重整反应和通过该重整反应产生的生成物的水蒸气重整，在通过将有机物质低分子化的重整反应所产生的生成物中添加水蒸气从而进行水蒸气重整。如上述~任一项的，其中，使用含有对于水蒸气重整必要的水蒸气的混合气体(g)或者使用添加有该水蒸气的混合气体(g)，在一个反应器内进行将有机物质低分子化的重整反应和通过该重整反应产生的生成物的水蒸气重整。如上述~任一项的，其中，上述混合气体(g)中，水蒸气浓度为20~70vol%、氢浓度为10~40vol%、二氧化碳气体浓度为10~40vol%。如上述~任一项的，其中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氢的制造方法，其中，在由冶金炉产生的含有一氧化碳的排气(g0)中添加过量的水蒸气来进行转移反应，由此制成混合气体(g)，该混合气体(g)含有在转移反应中生成的氢和二氧化碳气体以及在转移反应中未消耗的水蒸气，通过使该混合气体(g)与有机物质接触，从而发生将有机物质低分子化的重整反应，通过对由该重整反应产生的生成物进行水蒸气重整而生成氢。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：高木克彦，浅沼稔，茂木康弘，齐间等，藤林晃夫，中村勇纪，
申请(专利权)人：杰富意钢铁株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP