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APEXの最新の動きをお伝えするブログ「アパ・カバール?」
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触媒・流動層の説明

触媒とは

 ある物質が別の物質に変化する化学反応では、多くの場合、その反応がおこるために一定量のエネルギー(活性化エネルギー)が必要になります。バイオマスのガス化反応の場合も、そのようなエネルギーが必要です。ちょうど、人が別のところへ行くのに山を越えていくようなものです。

 化学反応では、いくつかの物質が同時にできる場合が多く、バイオマスガス化の場合は、生産しようとしているガス(一酸化炭素、水素など)以外に、タール(粘度の高い油性の物質で、装置内に付着したり、エンジンに支障を起こしたりしますので、出来て欲しくないもの)及び炭素分などが出来ます。つまり、バイオマスが変化していく多数の道があることになります。

 触媒とは、ある特定の反応に必要な活性化エネルギーを下げて、反応を起こりやすくするものです。ちょうど、反応を起こすのに乗り越えなければならない山にトンネルを掘るようなものです。バイオマスガス化の場合、粘土を触媒に使うことでガスへの道にトンネルが出来るのです。すると、ガスへ行くために必要なエネルギーが小さくなるので、より多くのガスが出来るようになります。

反応に必要なエネルギーと触媒の役割

流動層とは

固定層と流動層

下部からガスを吹き込めるようにした容器の中に粉体を充填したとします。上の図中の左側の図は、まだガスを吹き込まない時の状態で、当然粉体はまだ静止しています。これを流動層に対して、固定層と呼んでいます。下からガスを吹き込み、そのガスの流速をしだいに増やしていくと、中央の図のように、粉体は固体であるのにかかわらず、まるで液体のように動き始め、さらに右側の図のように、気泡をともなう流動へと変化していきます。さらにガスの流速を増すと、気泡が容器の径より大きくなったり、さらに激しい流動がおきて、上へ飛び出したりもします。中央の図以降の状態を流動層と呼んでいます。水が沸騰した状態を想像していただくとわかりやすいと思います。

 また、以下の図のように循環層には大きく分けて2種類あり、それぞれ循環型流動層とバブリング流動層と呼びます。循環型流動層はガスの流速が大きく設定され、粒子が循環するような形になります。APEXではバブリング流動層を利用しています。

循環型流動層とバブリング流動層模式図
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