Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

バッチ式の熱分解・水蒸気改質装置を用いて、プラスチックの大半を占めるポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)及びポリスチレン(PS)の3種類の純粋なプラスチック材料について、改質触媒として、Ru/Al_2O_3触媒を用いて、改質温度、触媒層での滞留時間、水蒸気比(投入する水蒸気のモル数[モル/秒】/熱分解ガス中のCのモル数【モル/秒】)の3つの運転パラメータが、水蒸気改質特性に与える影響を調べた。
最初に、滞留時間を1.5秒、水蒸気比を1に固定して、改質温度が水蒸気改質反応に及ぼす影響を調べた。その結果、改質温度が高いほど、ガスへの転換率、水素生成量共に増加するが、いずれのプラスチック材料も、600℃でほぼすべてガス化され、無触媒条件下においては1000℃以上の改質温度が必要とされるが、それより約400℃低い温度で十分改質が可能であることがわかった。次に改質温度を600℃、水蒸気比を1に固定して、触媒層での滞留時間を変化させて、その影響を調べたところ、完全にガス化し、十分な水素生成を行うには、プラスチック材料の種類により、1〜1.5秒程度の滞留時間が必要であることがわかった。さらに、改質温度を600℃、触媒層内での滞留時間を0.9秒に固定して、水蒸気比が水蒸気改質特性に及ぼす影響を調べた。その結果、いずれのプラスチック材料でも、50〜65%の水素濃度の生成ガスが得られており、本システムが水素リッチなガス生成に有効であることが示された。
最後に、熱分解ガスを冷却すると、テレフタル酸等の凝縮物が生じることから、熱分解処理が困難とされていたPET材に注目し、上述のような実験を行った。その結果、熱分解生成物のうち、凝縮物が40%を占めて、ガス成分が25%しかなく、そのガス成分中には水素がほとんど含有されていなかったのに、触媒水蒸気改質を行った結果、凝縮物は完全になくなり、全体の30%を占める残渣以外はすべてガス成分に変換され、ガス中の水素濃度も44%にまで上昇することが確認された。