実験

4.2.1 実験試料

実験試料として、木質チップ（粒子径約2mm）0.2gとスチールショト5個をセルロースカプセ

ル（約 0.1g）に封入したカプセルを使用した。流動媒体粒子（粘土サンプルの 2 番）は 100℃

で24時間乾燥したインドネシア産粘土を使用し、粉砕機と乳鉢を用いて 150μm以下に粉砕 し、75～150μmの粒子を実験に使用した。

Fig.2-3 に示したように、インドネシア産粘土の 9種類の中でもガス化特性は異なっており、

いずれかの粒子を選択する必要がある。本章では、タールの除去率がよく、粘土粒子のター ル吸着性が優れることを重視した。つまり、重質タールおよび水溶性タールの生成量が少なく、

流動媒体付着物が多く、チャーの生成量がより少なく、ガス生成量が比較的に多い粘土粒子 として2番の粘土を使用した。

4.2.2 実験方法 4.2.2.1 粉化実験

粉化実験の装置はFig.4-1（左図）に示す。10倍Umf

のガスを供給して流動化させ、Fig.4-1（右図）のような状態になったら、1時間ごとに粒子の重量を測定した。

Fig.4-1 粉化実験装置

Fig.4-2に粒子飛散の原因イメージ図を示す。流動化させながら、粒子が飛散しなければ、

オレンジ色の線のように下回りしない。しかし、粉化実験をする際、粒子が飛散する可能性が

Gas

10Umf

高く、原因は以下の2つとなる。一つ目は、篩い分けの時、ターゲット粒子より小さい粒子が付 着することより、粉化実験を行いながら、一定量の粒子が減少する。二つ目は、流動化させな がら、粒子が磨耗より粉化することより、粒子がFig.4-2赤の点線のように、減少し続く。

Fig.4-2 粒子飛散の原因イメージ図

4.2.2.2 模擬循環流動層熱分解実験

静止層高で4cmの流動層にスチームを含むN²ガスで流動させながら、650˚C に昇温した。

その後、流動層上部よりセルロースカプセルを投入し、ガス化を行った。生成物は、ガス、水溶 性物質、タール、チャーおよび流動媒体付着物に分類し、それぞれの炭素量を以下の方法で 定量した。生成ガスは、TCD ガスクロマトグラフを用いて分析した。流動触媒およびチャーの 炭素分の測定は、実験に用いた流動媒体を篩い分けし、篩を通過した粉体を流動媒体分、非 通過分をチャーとして重量を測定した後に、元素分析装置を用いて CHN を定量した。氷冷し たガス清浄瓶で回収した水溶性有機成分は、全有機炭素分析計を用いて測定した。タール はタールトラップにAirを供給しながら 500˚C で完全燃焼させ、ガスクロマトグラフを用いてCO2

を測定することで含有炭素量を算出した。

1〜5回目は 1回ずつガス化実験し、分析を行い、再生実験をした。6〜9、11〜14、16〜24 40

45 50 55 60 65

0 1 2 3 4 5

Weight[g]

time [h]

目は、ガス化実験し、分析をせず、再生実験をした。10、15、25 回目に、まとめて炭素収率の 分析を行った。5 回まで一回ずつ実験と分析を行なったのは、先行研究より、酸化･還元過程 で、鉄の結晶構造が変化し、触媒機能が急に変化する可能性があるということで、最初的なガ ス化結果の変化を把握することが重要であるためである。Table 4-1 に実験条件を示す。

Sample weight, Capsule material weight, Total carbonが変量である。

Table 4-1 実験条件