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廃プラスチック再資源化技術の一つ、流動層装置を用いた部分燃焼によるポリエチレン(PE)粒子の連続熱分解ガス化操作の最適条件を実験的に検討した。
まず、コールドモデル流動層を用いて、円錐型ガス分散器を使用した層の圧力損失特性や粒子の挙動、とくに希薄層を形成する飛行粒子層を測定した。粒子の挙動は多孔板型分散器の場合と異なり、吹き上げられた粒子が濃厚層の上に希薄層を形成する。飛行粒子量は装入硅砂量によらずガス速度の関数として表された。
次に、円錐型ガス分散器を取り付けた、壁温を主として600℃に加熱した流動層装置を用い、部分燃焼熱分解に影響を与える因子として、PE粒子供給速度、流動化空気供給量、硅砂量、ヒーターの初期設定温度を挙げ、これらを種々変化させ実験を行った。PE供給速度と空気供給量のバランスが熱分解成績に大きく関与することが明らかとなり、2量の関係を表す空気比を用いたところ、熱分解成績と密接に関係していた。空気比を小さくすれば、出口ガスの低位発熱量は増大するが、オイル、チャーもかなり増えるため、効率的な熱分解ガス化のためには空気比を0.2〜0.3程度がよい。硅砂量の影響は顕著でないが、層高/管径=1.2〜1.7程度が適当である。
各実験の熱損失はどの実験も90%前後と非常に大きい。また、エネルギー回収率は最も成績の良かった実験でも約45%であった。熱損失を抑えるため予熱部ヒーターを使用しない実験を行い、また反応開始後に全てのヒーターをOFFにして実験を行ったところ、いずれの場合も良好な結果が得られ、後者ではヒーターOFF後約2時間の間熱分解を行うことができ、熱損失72%、エネルギー回収率51%が得られた。
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