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BIOMASS GASIFICATION METHOD AND SYSTEM USING METAL-SUPPORTING CARRIER, AND METHOD AND SYSTEM FOR RECOVERING METAL PARTICLE FROM METAL-SUPPORTING CARRIER meetings

Patent code P06P005102
File No. IP16-050
Posted date Dec 13, 2006
Application number P2005-151972
Publication number P2006-328168A
Patent number P4221506
Date of filing May 25, 2005
Date of publication of application Dec 7, 2006
Date of registration Nov 28, 2008
Inventor
  • (In Japanese)宝田 恭之
  • (In Japanese)森下 佳代子
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人群馬大学
Title BIOMASS GASIFICATION METHOD AND SYSTEM USING METAL-SUPPORTING CARRIER, AND METHOD AND SYSTEM FOR RECOVERING METAL PARTICLE FROM METAL-SUPPORTING CARRIER meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for preparing a catalyst capable of decomposing tar at a low cost, efficiently decomposing/reforming the tar generated in gasification of biomass to generate profitable gas such as H2, CH4, CO and CO2 by using the catalyst, and recovering high value-added metal particles as byproducts.
SOLUTION: The carrier supporting metal is prepared by contacting a solution or suspension containing metal ion with a low grade coal particles having ion-exchange ability by using a carrier preparing means 11. The gas and tar-like substances generated in biomass thermal decomposition are contacted with the carrier at 500-700°C by using a beneficial gas generating means 12 and the metal-supporting carrier as the catalyst. The metal supported on the carrier is preferably a transition metal, the average diameter of low grade coal particles having ion exchange ability is preferably 1-5 mm, and the metal ion-containing solution or dispersion is preferably a solution or dispersion containing metal ion extracted from mineral.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


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])

Field of industrial application (In Japanese)


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。

Scope of claims (In Japanese)
【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3記載のガス化システム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2005151972thum.jpg
State of application right Registered
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