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金属担持担体を用いたバイオマスガスのガス化方法及びシステム 新技術説明会

国内特許コード P06P005102
整理番号 IP16-050
掲載日 2006年12月13日
出願番号 特願2005-151972
公開番号 特開2006-328168
登録番号 特許第4221506号
出願日 平成17年5月25日(2005.5.25)
公開日 平成18年12月7日(2006.12.7)
登録日 平成20年11月28日(2008.11.28)
発明者
  • 宝田 恭之
  • 森下 佳代子
出願人
  • 学校法人群馬大学
発明の名称 金属担持担体を用いたバイオマスガスのガス化方法及びシステム 新技術説明会
発明の概要

【課題】 タールを分解可能な触媒を安価に調製するとともに、この触媒を用いてバイオマスをガス化するときに生成するタールを効率良く分解・改質して、H2、CH4、CO、CO2等の有益なガスを生成し、更に付加価値の高い金属粒子を副産物として回収する。
【解決手段】 先ず担体調製手段11により、金属イオンを含む水溶液又は懸濁液を、イオン交換能を有する低品位炭粒子と接触させて、金属を担持した担体を調製する。次に有益ガス生成手段12により、上記金属担持担体を触媒として、この担体にバイオマスの熱分解で生成したガス及びタール状物質を500~700℃の温度で接触させてガス化する。上記担体に担持された金属は遷移金属であることが好ましく、イオン交換能を有する低品位炭粒子の平均粒径は1~5mmであることが好ましく、金属イオンを含む水溶液又は懸濁液は、鉱物から抽出した金属イオンを含む水溶液又は懸濁液であることが好ましい。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要


近年、CO2放出量の削減やエネルギー資源の拡大の観点から、間伐材や農業系及び畜産系廃棄物等のバイオマス資源のエネルギー利用が注目されている。これまでバイオマスは単純燃焼による熱利用が主であったが、より高度な利用技術としてバイオマスをガス化する燃料ガスの製造方法が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。この燃料ガスの製造方法では、Niを担持した炭素担体からなるNi担持多孔質触媒の存在下で液状バイオマスを250~400℃の温度で加熱するとともに、1~20MPaの圧力で加圧する。この触媒の寸法は0.3~2mmであり、触媒のNi担持量は35~50重量%である。また炭素担体のBET比表面積は150~200m2/gであり、炭素担体の細孔径は1~10nmである。更に液状バイオマスは、バイオマスが水中に粉砕分散された状態で存在している液状物、バイオマスが水中に粉砕分散されかつ部分的に溶解した状態で存在している液状物、或いはバイオマス由来の可溶成分が水中に溶解している液状物であり、上記触媒はこれらの液状物、即ち水溶液中の有機成分を選択的に細孔内に取込む機能を発揮する。
このように構成された燃料ガスの製造方法では、バイオマスを液状の形態として、高い効率で有用なガスに変換させることができるので、バイオマスからの燃料ガス製造コストを低減できる。またバイオマス系廃棄物を資源として再利用することにより、CO2削減を含む地球環境の保全に貢献できるようになっている。



一方、金属イオンを含む水溶液又は懸濁液をイオン交換能を有する担体と接触させて得られる金属担持担体を熱分解し、その後ガス化する、クリーンエネルギー生産及び機能性新素材生産システムが開示されている(例えば、特許文献2参照。)。このシステムでは、金属がニッケル、コバルト、マンガン、亜鉛、鉄等の遷移金属であり、イオン交換能を有する担体が褐炭等の低品位炭又は使用済みの廃イオン交換樹脂である。
このように構成されたクリーンエネルギー生産及び機能性新素材生産システムでは、イオン交換能を有する担体(例えば褐炭等)のイオン交換作用を利用して、低品位鉱物中の有用金属を低品位炭等からなる担体に担持し、これを熱分解した後にガス化すると、担持金属がイオン交換金属となってガス化過程で高活性ガス化触媒として作用するため、金属担持担体を比較的低温でガス化して、H2、CH4、CO、CO2等のガスを生成できる。この結果、これらの生成ガスは、火力発電、都市ガス、化学原料等に利用できる。一方、金属担持担体をガス化した後の残渣からは、粒子サイズが制御された金属単体、金属酸化物、金属炭化物、金属炭酸塩、金属粒子含有炭素などの各種粒子が得られる。これらの粒子は、粉末冶金原料、電極材料、高活性脱硫剤、高活性脱塩剤などに利用できる。このように、褐炭等の低品位炭からクリーンエネルギーを生産できるとともに、化学組成及び粒子サイズが制御された付加価値の高い機能性粒子からなる新素材を生産できるようになっている。

【特許文献1】特開2003-246993号公報(請求項1~3、段落[0008]、段落[0021]、段落[0024]、段落[0025])

【特許文献2】特開2005-13964号公報(請求項1~7、段落[0007])

産業上の利用分野


本発明は、褐炭等の低品位炭のイオン交換能を有する極めて安価な担体に金属を担持させた金属担持担体を触媒として用いることにより、バイオマスをガス化する方法及びシステムに関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
金属イオンを含む水溶液又は懸濁液を、イオン交換能を有する低品位炭粒子と接触させて、金属を担持した担体を調製する工程と、
バイオマスを熱分解することによりガス及びタール状物質を生成し、前記ガス及びタール状物質を前記金属担持担体に500~700℃の温度で接触させることにより前記ガス及びタール状物質を分解・改質して有益ガスを生成する工程と
を含む金属担持担体を用いたバイオマスのガス化方法であって、
前記担体に担持された金属が遷移金属であり、
前記イオン交換能を有する低品位炭粒子の平均粒径が1~5mmである
ことを特徴とするガス化方法

【請求項2】
金属イオンを含む水溶液又は懸濁液が、鉱物から抽出した金属イオンを含む水溶液又は懸濁液である請求項1記載のガス化方法。

【請求項3】
金属イオンを含む水溶液又は懸濁液を、イオン交換能を有する低品位炭粒子と接触させて、金属を担持した担体を調製する担体調製手段(11)と、
バイオマスを熱分解することによりガス及びタール状物質を生成し、前記ガス及びタール状物質を前記金属担持担体に500~700℃の温度で接触させることにより前記ガス及びタール状物質を分解・改質して有益ガスを生成する有益ガス生成手段(12)と
を備えた金属担持担体を用いたバイオマスのガス化システムであって、
前記担体に担持された金属が遷移金属であり、
前記イオン交換能を有する低品位炭粒子の平均粒径が1~5mmである
ことを特徴とするガス化システム

【請求項4】
金属イオンを含む水溶液又は懸濁液が、鉱物から抽出した金属イオンを含む水溶液又は懸濁液である請求項記載のガス化システム。
産業区分
  • その他無機化学
  • 冶金、熱処理
  • 処理操作
  • 処理操作
  • 廃棄物処理
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2005151972thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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