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バイオマスのガス化方法及びガス化装置 コモンズ

国内特許コード P110004874
整理番号 K137-439
掲載日 2011年8月18日
出願番号 特願2003-206289
公開番号 特開2005-053972
登録番号 特許第4048277号
出願日 平成15年8月6日(2003.8.6)
公開日 平成17年3月3日(2005.3.3)
登録日 平成19年12月7日(2007.12.7)
発明者
  • 冨重 圭一
  • 山田 宗慶
出願人
  • 学校法人東北大学
発明の名称 バイオマスのガス化方法及びガス化装置 コモンズ
発明の概要

【課題】本発明は、生産コスト及びCO排出量が極めて低く、高効率的なガス化方法及びガス化装置を提供することにある。
【解決手段】本発明のバイオマスのガス化方法は、バイオマスを、少なくとも固体成分と気体成分とに熱分解する工程と、触媒の存在下、前記熱分解により生じた気体成分を、酸素及び/又は水蒸気と反応させて、合成ガスを生成する工程と、からなることを特徴とする。
【選択図】 図1

従来技術、競合技術の概要
これまで、バイオマスは発電用燃焼燃料として用いられるか、又は廃棄物として処理されてきた。バイオマスの合成ガスへのガス化は、環境保護の観点から多くの利点を有する。即ち、合成ガスは、CO+H2を含むガスであるから、クリーン燃料に変換することにより、大気中へのCO2排出の低減が可能となる。例えば、クリーンディーゼル燃料とジメチルエーテルは、将来有望なスーパークリーン燃料であり、該燃料は合成ガスから効率よく製造することができる(T. Shikadaら, Stud. Surf. Sci. Catal. 119, 1998, 515)。
【0003】
従って、この分野における専らの関心は、バイオマスの合成ガスへのガス化において、より効率のよいプロセスを開発することである(I. Narvaezら, Ind. Eng. Chem. Res. 35, 1996, 2110; D. Xianwenら, Energy Fuels 14, 2000, 552;I. D. Bariら, Energy Fuels 14, 2000, 889; P. Vriesmanら, Fuel 79, 2000,1371; C. D. Blasiら, Energy Fuels 11, 1997, 1109)。このプロセスにおいて最も深刻な問題は、非常に高温で反応を行った場合でも、タールが生成してしまうことである(M. A. Caballeroら, Ind. Eng. Chem. Res. 39, 2000, 1143)。
【0004】
高いエネルギー効率で、かつ生産コスト及びCO2排出量を低減するためには、このプロセスをより低温で操作すべきである。しかしながら、低温で反応させると、合成ガスの収率は低下し、またタールの生成が多くなることが知られている(D. N. Bangalaら, Ind. Eng. Chem. Res. 36, 1997, 4184)。そこで、触媒を用いたバイオマスのガス化が、低温においてタールの生成を抑制するための最も有望な方法の1つとなっている(L. Garciaら, Energy Fuels 13, 1999, 851; L.Garciaら, Ind. Eng. Chem. Res. 37, 1998, 3812)。
産業上の利用分野
本発明は、バイオマスのガス化方法及びガス化装置に関し、特にバイオマスの熱分解と、その後のタール改質とを分離して行なうバイオマスのガス化方法及びガス化装置に関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 熱分解部内にタール改質部が設けられているデュアルベット型のガス化装置を用いて、
ガス化装置の上部からバイオマスを供給し、バイオマスを固体成分と気体成分とに熱分解させ、前記熱分解により生じた気体成分のみを触媒層に通過させ、
且つガス化装置の下部からガス化装置の熱分解部に酸素及び/又は水蒸気を導入し、該酸素及び/又は水蒸気を該熱分解部を通って熱分解部内に設けられたタール改質部内の触媒層に導入し
前記触媒層にて、前記熱分解により生じた気体成分を、酸素及び/又は水蒸気と反応させて、合成ガスを生成させる、バイオマスのガス化方法。
【請求項2】前記固体成分が、チャー、又は灰分であることを特徴とする請求項1記載のガス化方法。
【請求項3】前記気体成分が、ガス状のタールであることを特徴とする請求項1記載のガス化方法。
【請求項4】前記熱分解を、800℃以下の温度で行なうことを特徴とする請求項1~3項のいずれか1項記載のガス化方法。
【請求項5】バイオマスが、植物、動物、または菌類由来の物質である請求項1~4項のいずれか1項に記載のガス化方法。
【請求項6】植物が、杉、バガス、稲わら、ジュートから群から選択される少なくとも1種である請求項5記載のガス化方法。
【請求項7】触媒が、Rh/CeO2/M(MはSiO2、Al2O3、又はZrO2である。)である請求項1~6項のいずれか1項に記載のガス化方法。
【請求項8】 ガス化装置の上部からバイオマスを供給するバイオマスフィーダーと、
供給されたバイオマスを固体成分と気体成分とに熱分解及び分離する熱分解部と、
ガス化装置の下部からガス化装置の熱分解部に酸素及び/又は水蒸気を導入するためのガス注入口と、
前記熱分解部で分離された気体成分と熱分解部を通過した酸素及び/又は水蒸気のみをタール改質部に導入するための連通管及び触媒層を具えるタール改質部と
を有し、
前記タール改質部は、前記熱分解部内に設けられており、前記分離した気体成分と前記酸素及び/又は水蒸気のみが導入され、前記触媒層にて、前記分離した気体成分を、前記連通管を通って導入された酸素及び/又は水蒸気と反応させて、合成ガスを生成させることを特徴とするバイオマスのデュアルベット型のガス化装置。
【請求項9】前記固体成分が、チャー、又は灰分であることを特徴とする請求項8記載のガス化装置。
【請求項10】前記気体成分が、ガス状のタールであることを特徴とする請求項9記載のガス化装置。
【請求項11】前記熱分解を、800℃以下の温度で行なうことを特徴とする請求項8~10項のいずれか1項記載のガス化装置。
【請求項12】バイオマスが、植物、動物、または菌類由来の物質であることを特徴とする請求項9~11項のいずれか1項に記載のガス化装置。
【請求項13】触媒が、Rh/CeO2/M(MはSiO2、Al2O3、又はZrO2である。)である請求項9~13項のいずれか1項に記載のガス化装置。
【請求項14】さらに、ガス注入口を有する請求項9~14のいずれか1項に記載のガス化装置。
【請求項15】ガス注入口が、少なくとも前記熱分解部に存在することを特徴とする請求項15記載のガス化装置。
産業区分
  • その他無機化学
  • 処理操作
  • 廃棄物処理
  • 微粉炭ガス化
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2003206289thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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