專利名稱：有機物質(zhì)的低分子化方法及冶金爐產(chǎn)生的廢氣的利用方法
技術領域：
本申請第一發(fā)明涉及一種將有機物質(zhì)改性而使其低分子化的方法，用于將廢塑料等有機物質(zhì)轉(zhuǎn)換為氣體燃料、液體燃料等。另外，本申請第二發(fā)明涉及一種冶金爐產(chǎn)生的廢氣的利用方法，該方法使用了上述有機物質(zhì)的低分子化方法，該方法用于減少由冶金爐產(chǎn)生的廢氣的燃燒放散量(燃焼放散量，combustion diffusion quantity),將所述廢氣有效利用于下述工藝中:用于將廢塑料等有機物質(zhì)改性而使其低分子化，轉(zhuǎn)換為氣體燃料或液體燃料等。
背景技術：
現(xiàn)今，廢塑料、含油淤泥、廢油等大多采用焚燒處理。但是，焚燒處理時產(chǎn)生CO2等而對環(huán)境負擔高，而且還存在焚燒爐的熱損傷的問題，尋求確立化學再利用技術。在化學再利用技術中，作為用于將有機物質(zhì)轉(zhuǎn)換為氣體燃料或液體燃料的技術，目前以廢塑料為中心進行了各種研究，并提出了例如以下的方案。專利文獻I中公開了一種方法，其通過使氫濃度60體積％以上、優(yōu)選80體積％以上、溫度600°C以上的焦炭爐氣體(COG)與廢塑料等有機物質(zhì)進行反應，以高效率將有機物質(zhì)氫化裂解、氣體化，將COG增熱。

另外，專利文獻2公開了一種方法，其將石油的流動接觸催化劑(FCC)作為熱介質(zhì)兼催化劑使用，并在溫度350 500°C下將廢塑料分解轉(zhuǎn)換為液體燃料。另外，專利文獻3中公開了一種方法，其在對RDF或木材等進行熱分解時，將熱分解生成的氣體進行水蒸氣改質(zhì)，使通過該水蒸氣改質(zhì)而使氫濃度提高后的氣體在熱分解部循環(huán)，在提高了氫濃度后的氣體氛圍中進行熱分解?，F(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2007-224206號公報專利文獻2:日本特開2010-013657號公報專利文獻3:日本特開2001-131560號公報專利文獻4:日本特開2000-283658號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題但是，上述現(xiàn)有技術存在以下問題。首先，關于專利文獻1，COG中的氫濃度為60體積％以上，即使在煤干餾工序中也僅限于干餾末期，因此，在專利文獻I的方法中，需要在干餾末期的時刻切換氣體流路，向廢塑料氫化裂解反應器中供給含有大量粉塵的600°c以上的C0G。但是，在這樣嚴酷的條件下，難以使流路切換閥長期穩(wěn)定地持續(xù)工作，從該意義上講，可以說該技術缺乏實現(xiàn)性。另夕卜，為了實現(xiàn)廢塑料的有效氣體化，需要連續(xù)地向氫化裂解反應器中供給含有60體積％以上氫的COG，為此，需要在每個碳化室均設置氫濃度計和流路切換閥，設備成本增加。另外，專利文獻2的方法雖然通過添加FCC催化劑促進了催化裂解和芳香化，但是因為在非活性氣體流動下進行反應，因此重油成分和焦炭總計生成了 13質(zhì)量％(實施例1)，作為輕質(zhì)燃料的制造技術，不能說是可以滿足的水平。另外，用專利文獻3的方法生成的氣體的主體為H2、CO、CO2，其是燃燒熱比冶金爐產(chǎn)生的廢氣稍低的1800kcal/Nm3左右的氣體，作為氣體燃料的價值有限。在用于將廢塑料等有機物質(zhì)轉(zhuǎn)換為氣體燃料、液體燃料的現(xiàn)有技術中，存在如上所述的問題，期望提出涉及有機物質(zhì)的低分子化方法的方案，該有機物質(zhì)的低分子化方法可以使用能夠穩(wěn)定供給的氣體將有機物質(zhì)有效地改性而進行低分子化，從而得到重質(zhì)成分及碳質(zhì)少且含有大量輕質(zhì)成分的改性物，并且可以利用比較簡單的設備來實施。另一方面，關于冶金爐產(chǎn)生的廢氣的有效利用，目前存在以下問題。即，轉(zhuǎn)爐等進行間歇生產(chǎn)的各種冶金爐與生產(chǎn)同步 間歇地產(chǎn)生大量的廢氣。例如，轉(zhuǎn)爐以瞬時流量10 30萬Nm3/hr左右產(chǎn)生CO濃度為50 70體積％左右的廢氣。但是，因為吹煉時間為10 30分鐘左右，在例如瞬時流量為10萬NmVhr的情況下，包括未吹煉的時間在內(nèi)的時間平均流量為1.7 5萬NmVhr左右。由于低位燃燒熱為2000kcal/Nm3左右，因此，轉(zhuǎn)爐氣體作為煉鐵廠內(nèi)的燃料等被有效利用。但是，因為是間歇產(chǎn)生，廢氣必須以前期的時間平均流量以下的流量被利用，實質(zhì)上成為與瞬時流量不平衡的狀態(tài)。因此，存在無法完全收納進儲氣罐的時刻，存在必須從廢氣燃燒煙道進行擴散燃燒的問題。針對這樣的問題，作為用于抑制轉(zhuǎn)爐氣體的擴散燃燒的轉(zhuǎn)爐氣體的使用方法，在專利文獻4中公開了如下的方法:向使CO和甲醇反應而合成乙酸的裝置供給轉(zhuǎn)爐氣體，利用轉(zhuǎn)爐氣體中的CO作為乙酸的原料。但是，乙酸在煉鐵廠并不是必須的副原料，因為需要進行外售，在缺乏乙酸的需求時，需要減少其制造量，存在不能抑制轉(zhuǎn)爐氣體的排放的問題。因此，本發(fā)明的目的在于提供一種有機物質(zhì)的低分子化方法，其在將廢塑料等有機物質(zhì)低分子化而轉(zhuǎn)換為氣體燃料、液體燃料等時，可以使用能夠穩(wěn)定供給的氣體將有機物質(zhì)有效地改性而進行低分子化，從而得到重質(zhì)成分及碳質(zhì)少且含有大量輕質(zhì)成分的改性物，并且可以利用比較簡單的設備來實施。另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種冶金爐產(chǎn)生的廢氣的利用方法，該方法可以以穩(wěn)定的使用量有效利用從冶金爐產(chǎn)生的廢氣，穩(wěn)定地減少燃燒放散量。解決問題的方法為了解決上述問題，本發(fā)明人等反復進行了研究，結(jié)果得到了如下的見解。首先，為了解決第一課題，下述方法是有效的:向冶金爐中產(chǎn)生的含有一氧化碳的廢氣中添加過量的水蒸氣使其進行變換反應，利用含有該變換反應后的氣體，即變換反應中生成的氫及二氧化碳與殘余的水蒸氣的混合氣體，將高分子量的有機物質(zhì)改性而進行低分子化。另外可知，該有機物質(zhì)改性用混合氣體(變換反應生成氣體)的組成存在優(yōu)選的范圍。另外可知，通過將含有一氧化碳的冶金爐產(chǎn)生的廢氣作為如上所述的將有機物質(zhì)進行低分子化的特定工藝的原料氣體有效利用，可以解決第二課題。即，通過將含有一氧化碳的冶金爐產(chǎn)生的氣體用作上述那樣的特定的有機物低分子化工藝的原料氣體而得到的氣體燃料、液體燃料，在煉鐵廠等的金屬冶煉設備中是不可欠缺的，由于是經(jīng)常被消耗的燃料，所以無需根據(jù)需要減少其制造量，因此，可以將冶金爐產(chǎn)生的氣體作為原料氣體穩(wěn)定地使用(消耗)，所以，可以穩(wěn)定地減少冶金爐產(chǎn)生的氣體的燃燒放散量。本發(fā)明是基于上述見解而完成的，其主旨如下。[I] 一種有機物質(zhì)的低分子化方法，該方法包括:通過向冶金爐中產(chǎn)生的含有一氧化碳的廢氣( )中添加過量的水蒸氣使其進行變換反應，形成含有變換反應生成的氫及二氧化碳、和在變換反應中未消耗的水蒸氣的混合氣體(g)，使該混合氣體(g)與有機物質(zhì)接觸，將有機物質(zhì)改性而進行低分子化。[2]上述[I]所述的有機物質(zhì)的低分子化方法，其中，廢氣( )是通過從冶金爐中產(chǎn)生的含有一氧化碳和氮的廢氣中將至少一部分氮分離而提高了一氧化碳濃度的廢氣。[3]上述[I]或[2]所述的有機物質(zhì)的低分子化方法，其中，混合氣體(g)的水蒸`氣濃度為5 70體積％。[4]上述[3]所述的有機物質(zhì)的低分子化方法，其中，混合氣體(g)中水蒸氣濃度為20 70體積％、氫濃度為10 40體積％、二氧化碳濃度為10 40體積％。[5]上述[I] [4]中任一項所述的有機物質(zhì)的低分子化方法，其中，待改性的有機物質(zhì)為選自廢塑料、含油淤泥、廢油中的一種以上。[6] 一種燃料的制造方法，該方法包括:將通過上述[I] [5]中任一項所述的有機物質(zhì)的低分子化方法得到的有機物質(zhì)的改性物以氣體燃料和/或液體燃料的形式回收。[7] 一種冶金爐產(chǎn)生的廢氣的利用方法，該方法包括:在具有暫時儲存從冶金爐間歇地產(chǎn)生的含有一氧化碳的廢氣( )的儲氣罐、將儲存于該儲氣罐的廢氣( )送至氣體利用設備的送氣配管、和將不能儲存于儲氣罐的廢氣( )進行擴散燃燒的廢氣燃燒煙道的廢氣設備中，通過從所述送氣配管分支的送氣配管排出廢氣(g(!)的一部分，向該廢氣(gQ)中添加過量的水蒸氣使其進行變換反應，形成含有變換反應生成的氫及二氧化碳、和在變換反應中未消耗的水蒸氣的混合氣體(g)，使該混合氣體(g)與有機物質(zhì)接觸，將有機物質(zhì)改性而進行低分子化。[8]上述[7]所述的方法，其中，添加過量的水蒸氣使其進行變換反應的廢氣(gQ)是通過從冶金爐產(chǎn)生的含有一氧化碳和氮的廢氣中將至少一部分氮分離而提高了一氧化碳濃度的廢氣。[9]上述[7]或[8]所述的方法，其中，混合氣體(g)的水蒸氣濃度為5 70體積％。[10]上述[9]所述的方法，其中，混合氣體(g)中水蒸氣濃度為20 70體積％、氫濃度為10 40體積％、二氧化碳濃度為10 40體積％。[11]上述[7] [10]中任一項所述的方法，其中，待改性的有機物質(zhì)為選自廢塑料、含油淤泥、廢油中的一種以上。[12] 一種燃料的制造方法，該方法包括:將通過上述[7] [11]中任一項所述的方法得到的有機物質(zhì)的改性物以氣體燃料和/或液體燃料的形式回收。發(fā)明的效果根據(jù)本申請第一發(fā)明，在將廢塑料等高分子量的有機物質(zhì)低分子化并轉(zhuǎn)換為氣體燃料、液體燃料等時，可以使用能夠穩(wěn)定供給的氣體將有機物質(zhì)高效改性而進行低分子化，得到重質(zhì)成分或碳質(zhì)少且含有大量輕質(zhì)成分的高熱量改性物。另外，關于實施設備，也不需要特別的計量器或流路切換閥等，并且即使在比較低的反應溫度下也可以進行有機物質(zhì)的改性，因此，可以利用比較簡單的設備來實施。另外，通過變換反應生成的CO2因為在有機物質(zhì)的改性中通過二氧化碳改質(zhì)反應將其轉(zhuǎn)換為CO，因此，可以實施有機物質(zhì)的化學再利用而不增加CO2產(chǎn)生量。另外，根據(jù)本申請第二發(fā)明，可以將作為熱量比較低的廢氣的含有一氧化碳的冶金爐產(chǎn)生的廢氣作為對廢塑料等有機物質(zhì)低分子化并轉(zhuǎn)換為氣體燃料、液體燃料等的特定工藝的原料氣體有效利用。氣體燃料、液體燃料在煉鐵廠等的金屬冶煉設備中是不可或缺的，是被穩(wěn)定消耗的燃料，因而無需根據(jù)需要而減少制造量，因此，可以將冶金爐產(chǎn)生的廢氣作為原料氣體穩(wěn)定地使用(消耗)，由此，還可以使冶金爐產(chǎn)生的廢氣的燃燒放散量穩(wěn)定地減少。特別是在煉鐵廠等的金屬冶煉設備中，冶金爐產(chǎn)生的廢氣的產(chǎn)生量與設備內(nèi)的燃料消耗量、生產(chǎn)量成正比關系，因此冶金爐產(chǎn)生的廢氣的產(chǎn)生量與用于燃料制造的冶金爐產(chǎn)生的廢氣的使用量也成正比關系，從該方面考慮，也可以使冶金爐產(chǎn)生的廢氣的燃燒放散量穩(wěn)定地減少。另外，從廢塑料等有機物質(zhì)的處理方面來看，在將廢塑料等高分子量的有機物質(zhì)低分子化并轉(zhuǎn)換為氣體燃料、液體燃料等時，可以使用能夠穩(wěn)定供給的冶金爐產(chǎn)生的廢氣有效地改性有機物質(zhì)而進行低分子化，從而得到重質(zhì)成分及碳質(zhì)少且含有大量輕質(zhì)成分的高熱量改性物。另外，關于實施設備，也 不需要特別的計量器或流路切換閥等，并且即使在比較低的反應溫度下也可以進行有機物質(zhì)的改性，因此，可以利用比較簡單的設備來實施。另外，通過變換反應而生成的CO2會在有機物質(zhì)的改性時在二氧化碳改質(zhì)反應中變化為CO，因此，可以實施有機物質(zhì)的化學再利用而不使CO2產(chǎn)生量增加。


[圖1]是示出在向轉(zhuǎn)爐氣體中添加水蒸氣而進行的變換反應中水蒸氣的添加量與變換反應后的氣體組成(溫度430°C下的平衡組成計算值)之間的關系的曲線圖；[圖2]是示出現(xiàn)有的一般的煉鐵廠的轉(zhuǎn)爐的廢氣設備的結(jié)構(gòu)圖；[圖3]是示出用于實施本發(fā)明的設備的一個實施方式的結(jié)構(gòu)圖；[圖4]是示出實施例1中變換反應生成氣體的水蒸氣濃度與聚乙烯的改性(低分子化)中的氣化率及液化率之間的關系的曲線圖；[圖5]是示出實施例1中變換反應生成氣體的水蒸氣濃度與通過聚乙烯的改性(低分子化)而得到的氣體燃料及液體燃料的LHV之間的關系的曲線圖；[圖6]是示出實施例1中變換反應生成氣體的水蒸氣濃度與聚乙烯的改性(低分子化)中的聚乙烯分解率之間的關系的曲線圖；[圖7]是示出實施例1中變換反應生成氣體的二氧化碳濃度與通過聚乙烯的改性(低分子化)而得到的氣體燃料的氫濃度之間的關系的曲線圖；[圖8]是示出實施例1中變換反應生成氣體的氫濃度與通過聚乙烯的改性(低分子化)而得到的氣體燃料的二氧化碳濃度之間的關系的曲線圖；[圖9]是示意性地示出實施例1(發(fā)明例11)中所使用的設備的說明圖；[圖10]是示出現(xiàn)有例中的儲氣罐水平與燃燒放散量的推移的曲線圖；[圖11]是示出實施例2的發(fā)明例中的儲氣罐水平與燃燒放散量的推移的曲線圖；[圖12]是示出由圖10和圖11求出的現(xiàn)有例和本發(fā)明例的累計燃燒放散量的曲線圖。符號說明I轉(zhuǎn)爐2氣體回收設備3三通閥4廢氣燃燒煙道5儲氣罐6送氣配管7氣體利用設備8變換反應器9改性反應器

10液體燃料捕集器11氣體冷卻器60送氣配管90氣體分散板A處理設備a聚乙烯b網(wǎng)c Ni催化劑
具體實施例方式首先，對 本申請第一發(fā)明的有機物質(zhì)的低分子化方法進行說明。本發(fā)明法通過向冶金爐產(chǎn)生的含有一氧化碳的廢氣(gQ)(以下，有時稱為“冶金爐產(chǎn)生的廢氣”)添加過量的水蒸氣使其進行變換反應，形成含有變換反應生成的氫及二氧化碳、和變換反應中未消耗的水蒸氣的混合氣體(g)，使該混合氣體(g)(以下，有時稱為“變換反應生成氣體”)與有機物質(zhì)接觸，將有機物質(zhì)改性進行低分子化。需要說明的是，向廢氣( )中添加過量的水蒸氣是指以在變換反應中未消耗的剩余的水蒸氣殘存于混合氣體(g)中的方式添加水蒸氣。對于這樣的本發(fā)明法而言，即使在比較低的反應溫度下也可以有效地促進有機物質(zhì)的低分子化，氫消耗量也少，且?guī)缀跷创_認到重質(zhì)成分及碳質(zhì)的生成。已知廢塑料等高分子量有機物質(zhì)在300 400°C以上加熱時通常會開始熱分解，此時，在進行輕質(zhì)化同時，也會進行重質(zhì)化。如果在熱分解時使氫共存，則進行對烴種的加氫反應和氫化裂解反應，因此，對于抑制重質(zhì)化及低分子化是有效的。但是，存在氫化裂解需要高溫，且氫消耗量增多的問題。另一方面，水蒸氣改質(zhì)、二氧化碳改質(zhì)可以看作是H20、CO2分子中的氧引起的烴的氧化，可以用少的氫添加量實現(xiàn)低分子化及抑制碳質(zhì)的生成。而且，水蒸氣改質(zhì)及二氧化碳改質(zhì)具有反應溫度隨著被改性的有機分子的碳鏈增長而降低的特征。在本發(fā)明法中，即使在比較低的反應溫度下也可以有效地促進有機物質(zhì)的低分子化，氫消耗量也少，且?guī)缀跷创_認到重質(zhì)成分及碳質(zhì)的生成，這可以認為是由于通過使用上述混合氣體(g)進行有機物質(zhì)的改性(低分子化)而同時進行氫化、氫化裂解、水蒸氣改質(zhì)、二氧化碳改質(zhì)這四個反應。例如，在從轉(zhuǎn)爐等冶金爐產(chǎn)生的廢氣中，通常含有25 80體積％左右的CO。因此，若向其中添加水蒸氣，則通過下述的變換反應(I)而生成H2和C02。CO + H2O — H2 + CO2...(I)在本發(fā)明法中，由于向廢氣( )中添加過量的水蒸氣，因此，在變換反應后的混合氣體(g)中，包含通過變換反應生成的H2、CO2和過量添加的h2o。而且可認為，在利用該變換反應生成氣體(g)進行的有機物質(zhì)的改性(低分子化)中，同時進行各氣體成分的氫化、氫化裂解、水蒸氣改質(zhì)、二氧化碳改質(zhì)這四個反應。在本發(fā)明中，可以通過適當控制過量添加到廢氣( )中的水蒸氣的過量比例及變換反應的反應率來控制氣體中的水蒸氣、氫、二氧化碳的各濃度，從而形成有機物質(zhì)改性用混合氣體(g)。但是，因為貯存于儲氣罐(例如，在煉鐵廠內(nèi)使用的通常的儲氣罐)中的冶金爐產(chǎn)生的廢氣的組成一般為CO:50 70體積％、C02:10 20體積％、N2:10 20體積％、H2:0 5體積％(此外含有飽和水蒸氣)左右，因此，一般不需要進行變換反應的反應率控制，可以只通過調(diào)整水蒸氣的過量比例將混合氣體(g)中的水蒸氣、氫、二氧化碳的各濃度控制在所期望的水平。需要說明的是，變換反應的反應率可以通過調(diào)整在變換反應器內(nèi)的滯留時間來控制。例如，為了縮短 滯留時間，通常采用減小變換反應器長度或減少催化劑填充量的方法，該情況下，變換反應器長度及催化劑填充量可以設定為反應進行到達到基本平衡時的1/2 1/4左右。作為一個例子，對于在包含CO:65體積％、C02:15體積％、N2: 18體積％、H2: I體積％、H2O: I體積％的組成的轉(zhuǎn)爐氣體100kmol/h ( = 2240Nm3/h)中使水蒸氣的添加量從60kmol/h( = 1340Nm3/h)變化至540kmol/h( = 12100Nm3/h)來進行變換反應的情況，圖1示出水蒸氣添加量與變換反應后的氣體組成(溫度430°C下的平衡組成計算值)。由此可知，可以通過僅調(diào)整水蒸氣添加量來控制混合氣體(g)中的水蒸氣、氫、二氧化碳的各濃度，并成為如后面所述的優(yōu)選的氣體組成。另外可知，變換反應通常一直進行到反應達到基本平衡。下面，對本發(fā)明法的詳細情況及優(yōu)選的條件進行說明。本發(fā)明中，作為進行變換反應的廢氣(Stl)使用冶金爐產(chǎn)生的廢氣的理由如下:冶金爐產(chǎn)生的廢氣以較高的濃度含有一氧化碳，且不需要的氮的濃度低。作為含有一氧化碳的冶金爐產(chǎn)生的廢氣(go)，可以使用任意的廢氣。最具代表性的是由進行鋼鐵制造工藝的脫碳工序的轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的轉(zhuǎn)爐氣體，除此之外，可以列舉例如從化鐵預處理爐、熔融還原爐、豎爐等中產(chǎn)生的廢氣，可以使用這些廢氣中的一種或兩種以上的混合氣體。在冶金工藝中生成的一氧化碳進一步被氧化而生成二氧化碳的比例、即二次燃燒率(CO2/(CO + CO2) X 100)通常只不過是10 50%左右。另外，在廢氣(gQ)中也含有氫和氮，H2濃度根據(jù)冶金工藝而變化，為O 20體積％左右。氮是為了爐內(nèi)攪拌及煙道保護等而供給的，其在廢氣(g。)中的濃度通常為10 30體積％左右。根據(jù)以上方面，一般的冶金爐產(chǎn)生的廢氣(gQ)的組成大致為以下范圍。CO:80 25體積％(相當于二次燃燒率10 50%)
CO2:10 25體積％ (相當于二次燃燒率10 50%)N2:10 30 體積 ％H2:0 20 體積 ％變換反應需要一氧化碳，只要氣體的組成處于上述范圍內(nèi)，則廢氣( )的組成沒有特別的問題。這里，氮不會對本發(fā)明中發(fā)生的化學反應(變換反應、氫化、氫化裂解、水蒸氣改質(zhì)、二氧化碳改質(zhì))帶來任何貢獻，另一方面，對所制造的氣體燃料進行稀釋，使低位燃燒熱(以下，稱為“LHV”)降低。特別是，如果氮濃度超過50體積％，則氣體燃料的LHV顯著降低，并且變換反應速度也存在降低的傾向。因此，氮濃度優(yōu)選處于上述組成范圍內(nèi)。如前面所敘述，貯存于儲氣罐(例如，在煉鐵廠內(nèi)使用的一般的儲氣罐)的冶金爐產(chǎn)生的廢氣的組成一般為CO:50 70體積％、CO2:10 20體積％、N2:10 20體積％、H2:O 5體積％ (此外，包含飽和水蒸氣)左右，該組成在上述一般的冶金爐產(chǎn)生的廢氣的組成中相當于高CO濃度組成。貯存于儲氣罐中的氣體因為在煉鐵廠內(nèi)的各工廠作為燃料氣體來加以利用，因此，需要防止在利用場所的燃燒效率的降低。因此，將氣體中CO濃度的下限值設定為在儲氣罐中的貯存條件的理由是因為形成了高CO濃度組成。本發(fā)明中，無論是在煉鐵廠內(nèi)使用的貯存于通常的儲氣罐中那樣的CO濃度較高的廢氣、還是如上所述的通常的冶金爐產(chǎn)生的廢氣的組成，都可以作為廢氣( )加以利用。但是，在冶金爐產(chǎn)生的廢氣(g(l)中，存在如高爐氣體等那樣的一氧化碳濃度較低、且氮濃度高的氣體，對于這樣的冶金爐產(chǎn)生的廢氣(go)，可以在將含有的氮的至少一部分分離(除去)而提高了一氧化碳濃度之后，再添加過量的水蒸氣使其進行變換反應。另外，由于廢氣中的氮濃度依賴于在有機物質(zhì)的低分子化中生成的氣體燃料的燃燒熱的要求標準，不能統(tǒng)一確定，但如果廢氣中的氮濃度超過30體積％，則優(yōu)選設置氮分離工序用以從廢氣(gQ)中分離(除去)至少一部分氮。作為優(yōu)選進行氮 分離的代表性的廢氣，可以列舉高爐氣體，除此之外，還可以列舉電爐或在氮濃度增高的條件下作業(yè)的豎爐產(chǎn)生的廢氣等。另外，也可以對于如轉(zhuǎn)爐氣體等那樣的含有較高濃度一氧化碳的廢氣進行氮分離，進一步提高一氧化碳濃度后，再進行變換反應。對于從廢氣中分離氮的方法沒有特別限制，可以使用吸附分離法、蒸餾分離法等任意的方法，但由于氮和一氧化碳的沸點差較小，因此特別優(yōu)選吸附分離法。例如，由于作為CO吸附劑而已知的負載有Cu +的活性炭也吸附CO2，因此可以通過以負載有Cu +的活性炭作為吸附劑的PSA法，由高爐氣體(大致組成=N2:50體積％、CO:25體積％、CO2:25體積％)得到作為解吸氣體的大致組成為N2:15體積％、C0:45體積％、C02:40體積％的氣體，該氣體是將高爐氣體中的氮分離而使一氧化碳濃縮后的氣體。本發(fā)明法中的變換反應沒有特別限制，可以采用公知的方法。一般來說，預先向冶金爐產(chǎn)生的廢氣( )中添加水蒸氣，并將其導入到填充了催化劑的固定床反應器中來進行變換反應。另外，也可以預先添加部分水蒸氣，并通過多階段向反應器內(nèi)添加催化劑，再從催化劑層和催化劑層之間添加剩余的水蒸氣。另外，如果分別向冶金爐產(chǎn)生的廢氣(Stl)中添加水蒸氣、氫、二氧化碳而不進行如本發(fā)明那樣的變換反應，則也可以獲得與在本發(fā)明的變換反應中得到的有機物質(zhì)改性用混合氣體(g)相同組成的氣體，但在這樣的方法中，除水蒸氣以外，還必須添加高價的氫氣和二氧化碳，成本增加。在本發(fā)明中，由變換反應得到的有機物質(zhì)改性用混合氣體(g)包含水蒸氣、氫及二氧化碳，它們的濃度沒有特別限定，但由于以下的理由，優(yōu)選水蒸氣濃度為5 70體積％。即，若水蒸氣濃度低，則廢塑料等有機物質(zhì)的分解率降低，通過將水蒸氣濃度設定為5體積％以上，可以確保一定水平的有機物質(zhì)的分解率，可以使氣體燃料的生成率(氣化率)、液體燃料的生成率(液化率)為一定的水平，可以減少重質(zhì)成分的生成量。另一方面，若水蒸氣濃度高，則在有機物質(zhì)的改性反應生成氣體(通過有機物質(zhì)的改性的低分子化生成的氣體，下同)中易于殘留 CO2，并且氣體燃料、液體燃料的LHV容易降低，若水蒸氣濃度為70體積％以下，則可以抑制改性反應生成氣體中的CO2的殘留，另外，還可以抑制氣體燃料、液體燃料的LHV降低。另外，從確保有機物質(zhì)的分解率的觀點考慮，混合氣體(g)中的氫濃度及二氧化碳濃度均優(yōu)選為5體積％以上。另外，由于以下的理由，有機物質(zhì)改性用混合氣體(g)的更優(yōu)選的組成為水蒸氣濃度:20 70體積％、氫濃度:10 40體積％、二氧化碳濃度:10 40體積％。需要說明的是，在該混合氣體(g)中也可以含有其它氣體成分(例如氮等)。通過將水蒸氣濃度設為20體積％以上，可以充分提高有機物質(zhì)的分解率，并且可以提高氣體燃料的LHV。將水蒸氣濃度設為70體積％以下的理由如前面所敘述。通過將氫濃度設為10體積％以上(更優(yōu)選為12體積％以上)，特別是在比較低溫下進行有機物質(zhì)的改性反應的情況下，也可以抑制在氣體燃料中殘留C02。通過將二氧化碳濃度設為10體積％以上(更優(yōu)選為13體積％以上)，在氣體燃料中不易殘留熱量比烴及CO低的氣體成分H2。另外，通過將氫濃度、二氧化碳濃度設為40體積％以下，可以使廢塑料等有機物質(zhì)的分解率為優(yōu)選的水平。另外，根據(jù)以上觀點，混合氣體(g)的更優(yōu)選的氣體組成為水蒸氣濃度:25 65體積％、氫濃度:15 35體積％、二氧化碳濃度:15 35體積％。另外，在該混合氣體(g)中也可以含有其它氣體成分(例如氮等)。另外，作為本發(fā)明的特征之一，可以列舉能夠通過有機物質(zhì)改性用混合氣體(g)的水蒸氣濃度來控制有機物質(zhì)的改性中的氣體燃料生成量和液體燃料生成量之比。即，如果將混合氣體(g)的水蒸氣濃度設定為50體積％以上，則主要生成氣體燃料(即，氣體燃料生成量>液體燃料生成量)，若將水蒸氣濃度設為40體積％以下，則主要生成液體燃料(即，氣體燃料生成量<液體燃料生成量)。需要說明的是，氫濃度、二氧化碳濃度的影響不如水蒸氣濃度的影響那么顯著，因此只要處于本發(fā)明的優(yōu)選范圍內(nèi)即可。下面，對采用變換反應得到的混合氣體(g)進行有機物質(zhì)的改性(低分子化)的條件進行說明。本發(fā)明中，作為通過改性而低分子化的對象的有機物質(zhì)，沒有特別限制，但優(yōu)選高分子量的有機物質(zhì)，例如，可以列舉廢塑料、含油淤泥、廢油等，可以以它們中的一種以上為對象。這里，含油淤泥是指在含油廢液處理工序中產(chǎn)生的污泥狀的混合物，一般含有30 70質(zhì)量％左右的水分。作為淤泥中的油分，可以列舉例如各種礦物油、天然和/或合成油脂類、各種脂肪酸酯類等，但并不限定于這些。另外，為了提高向改性反應器(用于將有機物質(zhì)改性而使其低分子化的反應器，下同)供給含油淤泥時等的操作性，也可以通過離心分離等方法使淤泥中的水分降低至30 50質(zhì)量％左右。另外，作為廢油，可以列舉例如使用完的各種礦物油、天然和/或合成油脂類、各種脂肪酸酯類等，但并不限于這些。另外，也可以為上述廢油中的兩種以上的混合物。另外，為在煉鐵廠的軋制工序中產(chǎn)生的廢油時，一般含有大量(通常為超過80質(zhì)量％左右)的水分，從操作性方面來看，預先通過比重分離等方法使該水分降低是有利的。在有機物質(zhì)含有水的情況下，由于在改性反應器內(nèi)產(chǎn)生水蒸氣，因此，考慮該部分的水蒸氣來決定在變換反應中添加的水蒸氣的過量比例。另外，如果廢塑 料含有聚氯乙烯等含氯樹脂，則在改性反應器內(nèi)產(chǎn)生氯氣，該氯氣可能會包含在氣體燃料、液體燃料中。因此，在廢塑料可能含有含氯樹脂的情況下，優(yōu)選向改性反應器內(nèi)投入如CaO等那樣的氯吸收劑，以使生成的氣體燃料、液體燃料中不含氯成分。優(yōu)選有機物質(zhì)改性時的反應溫度根據(jù)有機物質(zhì)的種類如下設定。在廢塑料的情況下，反應溫度為400 900°C左右較合適。反應溫度低于400°C時，廢塑料的分解率低，另一方面，如果反應溫度超過900°C，則碳質(zhì)的生成增多。另外，在含油淤泥或廢油的情況下，反應溫度為300 800°C左右較合適。在反應溫度低于300°C時，含油淤泥或廢油的分解率降低。另一方面，反應溫度超過800°C，對含油淤泥或廢油的改性(低分子化)特性無影響，但因為是所需以上的高溫，不經(jīng)濟。另外，在以廢塑料與含油淤泥和/或廢油的混合物為對象的情況下，從上述觀點來看，反應溫度為400 800°C左右較合適。另外，反應溫度對氣體燃料生成量和液體燃料生成量之比基本沒有影響。另外，也基本上未確認到壓力對其的影響，因此，使改性反應器在常壓或幾kg/cm2左右的微加壓下運轉(zhuǎn)較為經(jīng)濟。改性反應器的種類沒有特別限定，從廢塑料等有機物質(zhì)在反應器內(nèi)順利移動，且可與有機物質(zhì)改性用混合氣體(g)有效地接觸方面考慮，優(yōu)選如回轉(zhuǎn)爐這樣的臥式移動床式反應器。另外，在本發(fā)明中，有機物質(zhì)的改性中不特別需要催化劑，但也可以填充催化劑來進行反應。作為催化劑，可以使用分別具有水蒸氣改質(zhì)活性、二氧化碳改質(zhì)活性、氫化活性、氫化裂解活性的一種或兩種以上的催化劑。作為具體例，可以列舉Ni系改性催化劑、Ni系氫化催化劑、Pt/沸石系石油精制催化劑等。另外，已知包含微細的Fe粒子的轉(zhuǎn)爐產(chǎn)生的灰塵也可以用作改性催化劑或氫化裂解催化劑。在填充催化劑的情況下，從廢塑料等有機物質(zhì)與催化劑的接觸良好方面考慮，可以采用立式的改性反應器而不是回轉(zhuǎn)爐等這樣的臥式的移動床式改性反應器。該情況下，在變換反應中得到的混合氣體(g)，移動床式改性反應器。該情況下，與從改性反應器的上部供給在變換反應中得到的混合氣體(g)的情況相比，從下部和/或側(cè)部供給在變換反應中得到的混合氣體(g)時，混合氣體(g)與有機物質(zhì)或催化劑的接觸更良好，故優(yōu)選。作為立式的改性反應器，可以使用在化學工業(yè)中使用的通常的固定床反應器，特別是在采用從改性反應器下部供給混合氣體(g)的方式的情況下，可以使用作為煉鐵設備的高爐、豎爐、或轉(zhuǎn)爐作為改性反應器。在將高爐、豎爐作為改性反應器使用的情況下，若將其制成如下的移動床式，則反應效率增高，因而優(yōu)選，所述移動床式為:連續(xù)地從爐上部供給有機物質(zhì)和催化劑、從爐下部供給混合氣體(g)，使它們對流接觸，并連續(xù)地從爐上部抽出氣體生成物、從爐下部抽出液體生成物和催化劑。另外，在將轉(zhuǎn)爐作為改性反應器使用的情況下，可以制成與吹煉相同的間歇式反應形式，即，在將有機物質(zhì)和催化劑投入到爐中后，從爐下部連續(xù)地供給混合氣體(g)，從爐上部連續(xù)地抽出氣體生成物,液體生成物和催化劑在一定時間的反應后將爐傾斜而抽出。本發(fā)明法得到的有機物質(zhì)的改性物通常為氣體和液體，它們適宜作為氣體燃料、液體燃料。氣體燃料中的可燃成分由一氧化碳和Cl C4的烴構(gòu)成,其LHV約為6 IOMcal/Nm3。這樣一來，其具有如下特征:雖然其LHV與天然氣等同，但由于一氧化碳濃度高，與天然氣體相比，其燃燒性高。由于一氧化碳濃度高且燃燒性高，從安全性方面考慮，相比作為家庭用都市氣體供給，更優(yōu)選作為像煉鐵廠等那樣的具有冶金爐的工廠的都市氣體替代燃料而利用。液體燃料由C5 C24的烴構(gòu)成，因此為石腦油(C5 C8)、燈油(C9 C12)、輕油(C13 C24)的混合物，為基本不含相當于重油(C25以上)的優(yōu)質(zhì)的輕質(zhì)油。該液體燃料也可以通過蒸餾分離分別制成石腦油、燈油、輕油使用，但也可以以混合物的形式作為煉鐵廠等這樣的具有冶金爐的工廠的燃料或熔礦爐的重油替代還原劑使用。需要說明的是，由于石腦油(C5 CS)的含有率多，除了作為輕質(zhì)液體燃料使用以夕卜，也可以在將石腦油成分蒸餾分離后作為化學工業(yè)原料使用。對此，可以列舉將蒸餾分離后的石腦油成分進行催化改性而轉(zhuǎn)換為苯、甲苯、二甲苯等的利用方法。利用本發(fā)明法得到的有機物質(zhì)的改性物可以在將改性反應生成氣體冷卻后，通過氣液分離分別分離為氣體燃料和液體燃料。另外，可以根據(jù)需要通過蒸餾分離從液體燃料中分離出石腦油、燈油、輕油。改性反應生成氣體的冷卻方法、氣液分離方法、以及蒸餾分離方法可以用公知的方法進行，沒有特別限制。另外，從以上所述方面考慮，只要使用與本發(fā)明得到的混合氣體(g)相同組成的混合氣體，就可以有效地分解有機物質(zhì)而使其低分子化。特別是通過使用水蒸氣濃度:20 70體積％、氫濃度:10 40體積％、二氧化碳濃度:10 40體積％、更優(yōu)選使用水蒸氣濃度:25 65體積％、氫濃度:15 35體積％、二氧化碳濃度:15 35體積％的混合氣體，可以充分提高有機物質(zhì)的分解率，并且可以提高氣體燃料的LHV。需要說明的是，該混合氣體中也可以含有其它氣體成分(例如氮等)。限定這樣的氣體組成的理由與上述本發(fā)明法的限定理由相同。為了利用本發(fā)明法以外的方法得到上述組成的混合氣體，例如需要在基礎氣體中添加水蒸氣、氫、二氧化碳中的一種以上。利用該混合氣體進行的有機物質(zhì)的改性(低分子化)的條件與上述本發(fā)明法的改性(低分子化)的條件相同。因此，該方法的主旨如下述[i] [iv]，后述本發(fā)明的“實施例1”也是下述[i] [iv]的方法的實施例。[i] 一種有機物質(zhì)的低分子化方法，其特征在于，使水蒸氣濃度為20 70體積％、氫濃度為10 40體積％、二氧化碳濃度為10 40體積％的混合氣體與有機物質(zhì)接觸，將有機物質(zhì)改性而進行低分子化。[ii] 一種有機物質(zhì)的低分子化方法，其特征在于 ，在上述[i]的方法中，混合氣體的水蒸氣濃度為25 65體積％、氫濃度為15 35體積％、二氧化碳濃度為15 35體積％。
[iii] 一種有機物質(zhì)的低分子化方法，其特征在于，在上述[i]或[ii]的方法中，待改性的有機物質(zhì)為選自廢塑料、含油淤泥、廢油中的一種以上。[iv] 一種燃料的制造方法，其特征在于，將通過上述[i] [iii]中的任一種方法得到的有機物質(zhì)的改性物以氣體燃料和/或液體燃料的形式回收。下面，對本申請第二發(fā)明的冶金爐產(chǎn)生的廢氣的利用方法進行說明。轉(zhuǎn)爐等進行間歇生產(chǎn)的各種冶金爐在生產(chǎn)的同時間歇性產(chǎn)生大量的廢氣。例如，轉(zhuǎn)爐以瞬時流量為10 30萬NmVhr左右產(chǎn)生CO濃度為30 70體積％左右的廢氣。但是，由于吹煉時間為10 30分鐘左右，因此，以包含未吹煉的時間在內(nèi)的時間平均流量計，只不過為1.7 5萬NmVhr (瞬時流量10萬NmVhr的情況下)，與瞬時流量存在較大差異。由于轉(zhuǎn)爐氣體的低位燃燒熱為1800 2000kcal/Nm3左右，因此可以作為煉鐵廠內(nèi)的燃料等被有效利用。但是，因為是間歇產(chǎn)生，廢氣必須以前期的時間平均流量以下的流量利用，成為實質(zhì)上與瞬時流量不平衡的狀態(tài)。因此，存在以下問題:存在不能被完全收納進儲氣罐的時刻，必須從廢氣燃燒煙道進行擴散燃燒。圖2示出的是一般的煉鐵廠中的轉(zhuǎn)爐的廢氣設備。從轉(zhuǎn)爐I排出的氣體被氣體回收設備2回收，將儲氣罐5(例如，威金斯(Wiggins)式儲氣罐那樣的在內(nèi)部具備可動式活塞形成且容量可變的儲氣罐)作為緩沖器，通過送氣配管6向煉鐵廠內(nèi)的各氣體利用設備7送氣。此時，因為上述的時間平均流量與瞬時流量的較大的差異，產(chǎn)生不能被完全收納進儲氣罐5的情況，因此，將三通閥3切換到廢氣燃燒煙道4側(cè)，將廢氣進行擴散燃燒。特別是在未圖示的另一個轉(zhuǎn)爐的吹煉重疊的情況下，由于形成非常大的瞬時流量，因此成為不能避免擴散燃燒的狀態(tài)。 為了減少燃燒放散量，如上所述，增加煉鐵廠內(nèi)的廢氣利用量較為有效，但特別是在國內(nèi)煉鐵廠，難以高度地利用廢氣，從而單純地增加利用量。但是，為了吹進高爐以及對將煉鐵廢氣作為燃料的自家發(fā)電場用燃料氣體的增熱等，天然氣及石油這樣的高熱量燃料被作為輔助燃料或輔助碳材使用。因此，如果能夠?qū)U氣轉(zhuǎn)換為高熱量燃料，則可以凈增廢氣利用量，其結(jié)果，可以減少燃燒放散量。因此，在本發(fā)明中，在氣體回收設備中，將通過由上述送氣配管分支的送氣配管排出廢氣( )的一部分，并將其作為對廢塑料等有機物質(zhì)進行低分子化而轉(zhuǎn)換為氣體燃料、液體燃料等的上述特定工藝(前面敘述的本申請第一發(fā)明的有機物質(zhì)的低分子化方法)的原料氣體使用，所述氣體回收設備具有:暫時儲存如上所述的從冶金爐間歇性產(chǎn)生的含有一氧化碳的廢氣( )(以下，有時稱為“冶金爐產(chǎn)生的廢氣”)的儲氣罐、將儲存于該儲氣罐的廢氣( )輸送到氣體利用設備的送氣配管、將不能儲存于儲氣罐的廢氣(g0)進行擴散燃燒的廢氣燃燒煙道。即，通過向廢氣( )中添加過量的水蒸氣使其進行變換反應，形成含有變換反應生成的氫及二氧化碳、和在變換反應中未消耗的水蒸氣的混合氣體(g)，使該混合氣體(g)與有機物質(zhì)接觸，將有機物質(zhì)改性而進行低分子化。這樣，本發(fā)明將冶金爐產(chǎn)生的廢氣作為將廢塑料等有機物質(zhì)進行低分子化而轉(zhuǎn)換為氣體燃料、液體燃料等的特定工藝的原料氣體使用。氣體燃料、液體燃料在煉鐵廠等的金屬冶煉設備中是不可或缺的，其穩(wěn)定地被消耗，因此無需根據(jù)需要減少其制造量，因此，可以將冶金爐產(chǎn)生的廢氣作為原料氣體穩(wěn)定地使用(消耗)，由此，還可以穩(wěn)定地減少冶金爐產(chǎn)生的廢氣的燃燒放散量。
需要說明的是，本發(fā)明中進行的有機物質(zhì)的低分子化處理的特征及優(yōu)點如前面在本申請第一發(fā)明的有機物質(zhì)的低分子化方法中所述。圖3是用于實施本發(fā)明的設備的一個實施方式的構(gòu)成圖，其示出的是冶金爐產(chǎn)生的廢氣為轉(zhuǎn)爐氣體的情況。圖中，A是處理設備，其以廢氣(g(1)為原料氣體、進行將有機物質(zhì)低分子化并轉(zhuǎn)換為氣體燃料及液體燃料的處理，8是構(gòu)成該處理設備A的變換反應器，9同樣為改性反應器。與圖2同樣地，從轉(zhuǎn)爐I排出的廢氣( )被氣體回收設備2回收，將儲氣罐5作為緩沖器，通過送氣配管6向煉鐵廠內(nèi)的各氣體利用設備7送氣，通過從送氣配管6的中途分支的送氣配管60排放需要量的廢氣(g(1)，并將其作為用于將有機物質(zhì)低分子化并轉(zhuǎn)換為氣體燃料/液體燃料的原料氣體輸送至處理設備A。對于處理設備A而言，在向廢氣(gQ)中混合蒸氣后(如后所述，該蒸氣的混合也可以將一部分在變換反應器8內(nèi)進行)，將其導入變換反應器8進行變換反應，然后將該變換反應后的混合氣體(g)(變換反應生成氣體)導入到改性反應器9中進行有機物質(zhì)的改性(低分子化)。另外，本發(fā)明法的有機物質(zhì)的低分子化處理的詳細情況及優(yōu)選的條件，如前面的本申請第一發(fā)明的有機物質(zhì)的低分子化方法所述。因此，利用冶金爐產(chǎn)生的廢氣( ),可以通過將所含有的氮的至少一部分分離(除去)而提高了一氧化碳濃度，在此基礎上添加過量的水蒸氣使其進行變換反應。如高爐氣體那樣，即使是從冶金爐連續(xù)地產(chǎn)生的而不是間歇地產(chǎn)生的含有一氧化碳的廢氣，也如本申請第一發(fā)明中所詳細說明的那樣，可以將廢塑料等有機物質(zhì)有效地轉(zhuǎn)換為氣體燃料、液體燃料。即使是連續(xù)`產(chǎn)生的冶金爐產(chǎn)生的廢氣，在該廢氣體系中具有廢氣燃燒煙道的情況下，由于與本申請第二發(fā)明相同的效果，也可以減少燃燒放散量。另一方面，在廢氣體系中不具有廢氣燃燒煙道的連續(xù)產(chǎn)生的冶金爐產(chǎn)生的廢氣的情況下，不具有直接減少燃燒放散量的效果。但是，通過本發(fā)明的方法制造的氣體燃料、液體燃料是能夠在煉鐵廠等的金屬冶煉設備中穩(wěn)定地消耗的燃料，且具有相比高爐氣體等燃燒熱高的特征。其結(jié)果為，提高了金屬冶煉設備整體的能量效率，作為其結(jié)果，減少了天然氣或重油等外部燃料購入量，具有與減少了燃燒放散量同等的效果。實施例[實施例1].發(fā)明例I在暫時儲存轉(zhuǎn)爐氣體的儲氣罐的氣體排放配管上設置分支管，通過該分支管可以排出部分轉(zhuǎn)爐氣體。在該分支管的下游側(cè)依次配置流量調(diào)節(jié)閥、蒸氣混合器、預熱器(轉(zhuǎn)爐氣體和蒸氣的混合氣體用)、變換反應器(圓筒立式)、改性反應器(外熱式回轉(zhuǎn)爐)、具備液體燃料捕集器的改性反應生成氣體冷卻用氣體冷卻器。在上述改性反應器的入料側(cè)設置了螺旋傳送帶方式的廢塑料定量投入裝置。另外，在變換反應器的出料側(cè)配管和氣體冷卻器的冷卻后氣體的出料側(cè)配管上設置了采樣口和流量計。儲氣罐中的轉(zhuǎn)爐氣體的平均組成為H2:12體積％、CO:54體積％、CO2:17體積％、H2O:1體積％、N2:16體積％。向蒸氣混合器以74Nm3/h供給轉(zhuǎn)爐氣體，以IOONmVh供給作為水蒸氣的壓力為10kg/cm2G的蒸氣，用預熱器升溫至320°C，然后將其導入變換反應器(充填有Fe-Cr系高溫轉(zhuǎn)換催化劑)。通過在變換反應器中的變換反應，得到了氣體組成為H2:26體積％、⑶:2體積％、CO2:28體積％、H2O:37體積％、N2:7體積％的氣體(變換反應生成氣體)。該變換反應生成氣體的流量為172Nm3/h (質(zhì)量流量為170kg/h)、反應器出口氣體溫度為430°C。作為改性反應器的外熱式回轉(zhuǎn)爐預先被加熱至500°C，向該改性反應器導入變換反應生成氣體，同時以880kg/h供給作為廢塑料的模型物質(zhì)的破碎處理成粒狀的聚乙烯，使其升溫至計劃反應溫度800°C。達到800°C后，排出被液體燃料捕集器捕集的液體生成物，然后，繼續(xù)進行I小時廢塑料的改性反應。根據(jù)由氣體冷卻器冷卻后的氣體分析結(jié)果求出氣體燃料成分的生成量和組成，另夕卜，根據(jù)被液體燃料捕集器捕集的液體生成物的分析結(jié)果求出液體燃料成分生成量和組成，另外，對于氣體燃料求出LHV。將這些結(jié)果示于表I。由于作為原料供給的變換反應生成氣體與聚乙烯的總量為1050kg/h,因此,相對于供給原料總量的生成率如下:氣體燃料為36%、液體燃料為62%。因為難以直接計量未反應聚乙烯量，因此，如果將氣體燃料(380kg/h)和液體燃料(650kg/h)相對于供給的變換反應生成氣體和聚乙烯的總量(1050kg/h)的合計收率定義為聚乙烯分解率，則在該發(fā)明例I中，聚乙烯分解率為98%，是充分高的值，基本上未確認到生成C25以上的烴，由此可知，聚乙烯被高效地低分子化。通過有機物質(zhì)的改性反應，H2O, CO2, H2被完全消耗，可認為同時進行了水蒸氣改質(zhì)、二氧化碳改質(zhì)、氫化、氫化裂解這四個反應。生成的氣體燃料的LHV為
8.9Mcal/Nm3，熱量增加至轉(zhuǎn)爐氣體(1.9Mcal/Nm3)的4.7倍。[表 I]
權利要求
1.一種有機物質(zhì)的低分子化方法，該方法包括: 通過向冶金爐中產(chǎn)生的含有一氧化碳的廢氣(gd)中添加過量的水蒸氣使其進行變換反應，形成含有變換反應生成的氫及二氧化碳、和在變換反應中未消耗的水蒸氣的混合氣體(g)，使該混合氣體(g)與有機物質(zhì)接觸，將有機物質(zhì)改性而進行低分子化。
2.根據(jù)權利要求1所述的有機物質(zhì)的低分子化方法，其中，廢氣(Stl)是通過從冶金爐產(chǎn)生的含有一氧化碳和氮的廢氣中將至少一部分氮分離而提高了一氧化碳濃度的廢氣。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的有機物質(zhì)的低分子化方法，其中，混合氣體(g)的水蒸氣濃度為5 70體積％。
4.根據(jù)權利要求3所述的有機物質(zhì)的低分子化方法，其中，混合氣體(g)中水蒸氣濃度為20 70體積％、氫濃度為10 40體積％、二氧化碳濃度為10 40體積％。
5.根據(jù)權利要求1 4中任一項所述的有機物質(zhì)的低分子化方法，其中，待改性的有機物質(zhì)為選自廢塑料、含油淤泥、廢油中的一種以上。
6.一種燃料的制造方法，該方法包括: 將通過權利要求1 5中任一項所述的有機物質(zhì)的低分子化方法得到的有機物質(zhì)的改性物以氣體燃料和/或液體燃料的形式回收。
7.一種冶金爐產(chǎn)生的廢氣的利用方法，該方法包括: 在具有暫時儲存從冶金爐間歇地產(chǎn)生的含有一氧化碳的廢氣(go)的儲氣罐、將儲存于該儲氣罐的廢氣( )送至氣體利用設備的送氣配管、和將不能儲存于儲氣罐的廢氣( )進行擴散燃燒的廢氣燃燒煙道的廢氣設備中，通過從所述送氣配管分支的送氣配管排出廢氣(go)的一部分，向該廢氣(go)中添 加過量的水蒸氣使其進行變換反應，形成含有變換反應生成的氫及二氧化碳、和在變換反應中未消耗的水蒸氣的混合氣體(g)，使該混合氣體(g)與有機物質(zhì)接觸，將有機物質(zhì)改性而進行低分子化。
8.根據(jù)權利要求7所述的冶金爐產(chǎn)生的廢氣的利用方法，其中，添加過量的水蒸氣使其進行變換反應的廢氣(go)是通過從冶金爐產(chǎn)生的含有一氧化碳和氮的廢氣中將至少一部分氮分離而提高了一氧化碳濃度的廢氣。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的冶金爐產(chǎn)生的廢氣的利用方法，其中，混合氣體(g)的水蒸氣濃度為5 70體積％。
10.根據(jù)權利要求9所述的冶金爐產(chǎn)生的廢氣的利用方法，其中，混合氣體(g)中水蒸氣濃度為20 70體積％、氫濃度為10 40體積％、二氧化碳濃度為10 40體積％。
11.根據(jù)權利要求7 10中任一項所述的冶金爐產(chǎn)生的廢氣的利用方法，其中，待改性的有機物質(zhì)為選自廢塑料、含油淤泥、廢油中的一種以上。
12.—種燃料的制造方法，該方法包括: 將通過權利要求7 11中任一項所述的方法得到的有機物質(zhì)的改性物以氣體燃料和/或液體燃料的形式回收。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機物質(zhì)的低分子化方法，其在將有機物質(zhì)低分子化而轉(zhuǎn)換為氣體燃料、液體燃料等時，可以使用能夠穩(wěn)定供給的氣體將有機物質(zhì)有效地改性而進行低分子化，從而得到重質(zhì)成分及碳質(zhì)少且含有大量輕質(zhì)成分的改性物，并且可以利用比較簡單的設備來實施。該有機物質(zhì)的低分子化方法包括向冶金爐產(chǎn)生的含有一氧化碳的廢氣(g0)中添加過量的水蒸氣使其進行變換反應，形成含有變換反應生成的氫及二氧化碳、和在變換反應中未消耗的水蒸氣的混合氣體(g)，使該混合氣體(g)與有機物質(zhì)接觸，將有機物質(zhì)改性而進行低分子化。在該有機物質(zhì)的改性中，由于是同時進行氫化、氫化裂解、水蒸氣改質(zhì)、二氧化碳改質(zhì)這四個反應，因此即使在比較低的溫度下也可以有效地促進有機物質(zhì)的低分子化。
文檔編號C02F11/00GK103154201SQ20118004792
公開日2013年6月12日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權日2010年8月31日
發(fā)明者高木克彥, 菅原勝幸, 藤井良基, 淺沼稔, 茂木康弘, 齋間等, 藤林晃夫 申請人:杰富意鋼鐵株式會社