JP2002121571A - System for gasifying biomass - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、バイオマスを有効
利用してクリーンで高効率なガス化を行うことができる
バイオマスのガス化システムに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a biomass gasification system capable of performing clean and highly efficient gasification by effectively utilizing biomass.
【０００２】[0002]
【背景の技術】一般にバイオマスとは、エネルギー源又
は工業原料として利用することのできる生物体（例えば
農業生産物又は副産物、木材、植物等）をいい、太陽エ
ネルギー、空気、水、土壌等の作用により生成されるの
で、無限に再生可能である。BACKGROUND ART Biomass generally refers to living organisms (eg, agricultural products or by-products, wood, plants, etc.) that can be used as energy sources or industrial raw materials, and acts on solar energy, air, water, soil, and the like. , And can be reproduced indefinitely.
【０００３】上記バイオマスを利用することで燃料及び
メタノール等の製造が可能となる。また、廃棄物として
のバイオマスを処理できるので、環境の浄化にも役立つ
と共に、新規に生産されるバイオマスも光合成によりＣ
Ｏ2 の固定により生育されるので、大気のＣＯ2 を増加
させない。[0003] The use of the biomass makes it possible to produce fuel and methanol. In addition, since biomass as waste can be treated, it is useful for environmental purification, and newly produced biomass can be converted into C by photosynthesis.
It does not increase atmospheric CO 2 because it is grown by fixing O 2 .
【０００４】従来のバイオマスをアルコールに転換する
方法としては、例えば発酵法や水熱分解法等が提案され
ているが、前者の発酵法は、糖分とでんぷん質しか原料
とならず、発酵時間がかかるので大型で大容量の発酵タ
ンクを設置する必要があると共に、後者の水熱分解法で
は高温・高圧・低収率、という問題がある。また、共に
供給したバイオマスの残渣物が多く発生し、バイオマス
の利用率が低いという問題もある。As a conventional method for converting biomass into alcohol, for example, a fermentation method and a hydrothermal decomposition method have been proposed. In the former fermentation method, only sugar and starch are used as raw materials. Therefore, it is necessary to install a large-sized and large-capacity fermentation tank, and the latter hydrothermal decomposition method has problems of high temperature, high pressure, and low yield. In addition, there is a problem that a large amount of biomass residue supplied together is generated, and the utilization rate of biomass is low.
【０００５】一方、バイオマスをガス化する場合におい
ては、例えば固定床或いは流動床等のガス化炉等を用い
るようにしていたが、バイオマスの粒子の表面のみが反
応し、内部まで均一に反応しないことにより、タールが
発生し、生成したガス化ガスは、Ｈ2 ，ＣＯが少ないた
め、メタノール合成の原料とならない。また、上記発生
したタールが炉内へ付着すると共に、後流側に設置する
機器等への付着等が起こり、運転に不具合を来す、とい
う問題がある。On the other hand, when biomass is gasified, for example, a gasification furnace such as a fixed bed or a fluidized bed has been used. However, only the surface of the biomass particles reacts, and the inside does not react uniformly. As a result, tar is generated, and the generated gasified gas does not become a raw material for methanol synthesis because of a small amount of H 2 and CO. Further, there is a problem that the generated tar adheres to the inside of the furnace and adheres to a device installed on the downstream side or the like, which causes a problem in operation.
【０００６】そこで、従来においては、酸素を多量に供
給することで高温で燃焼することとしたが、この場合部
分的に１４００℃を超える高温域が形成され、ガスにな
らずに、バイオマス自身が燃焼し、スート化してしまう
という問題がある。Therefore, conventionally, high-temperature combustion was performed by supplying a large amount of oxygen. In this case, however, a high-temperature region exceeding 1400 ° C. was partially formed, and the biomass itself was not converted to gas but to gas. There is a problem of burning and sooting.
【０００７】本発明は上記問題に鑑み、クリーンで高効
率なガス化を行い、バイオマスの完全ガス化を図ると共
にシステム効率が向上したバイオマスのガス化システム
及び方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a biomass gasification system and method for achieving clean and highly efficient gasification, achieving complete biomass gasification, and improving system efficiency.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
第１の発明は、バイオマスを供給してガス化するバイオ
マスガス化炉と、上記バイオマスガス化炉でガス化した
ガスを冷却する冷却手段と、上記冷却した生成ガスを精
製するガス精製手段と、上記ガス精製したガス中のＨ2
とＣＯガスの組成を調整するＣＯシフト反応装置とから
なるバイオマスのガス化システムであって、上記ガス精
製手段がガスを精製すると共にガス中の水分を除去する
ことを特徴とするバイオマスのガス化システムにある。Means for Solving the Problems A first invention for solving the above-mentioned problems is a biomass gasifier for supplying and gasifying biomass, and a cooling means for cooling gas gasified by the biomass gasifier. Gas purification means for purifying the cooled product gas, and H 2 in the gas purified gas.
And a CO shift reactor for adjusting the composition of CO gas, wherein the gas purification means purifies the gas and removes moisture in the gas. In the system.
【０００９】第２の発明は、第１の発明において、上記
ガス精製手段が、水散布手段とアルカリ水散布手段とか
らなり、上記水散布後の排水を除去した水と共に熱回収
することを特徴とするバイオマスのガス化システムにあ
る。A second invention is characterized in that, in the first invention, the gas purifying means comprises a water spraying means and an alkaline water spraying means, and recovers heat together with the water from which the wastewater after the water spraying has been removed. Biomass gasification system.
【００１０】第３の発明は、第１の発明において、上記
冷却手段とガス精製手段と間にガス／ガス熱交換手段を
介装したことを特徴とするバイオマスのガス化システム
にある。[0010] A third invention is the biomass gasification system according to the first invention, wherein a gas / gas heat exchange means is interposed between the cooling means and the gas purification means.
【００１１】第４の発明は、第１の発明において、上記
ガス精製したガスが上記ＣＯシフト反応装置を迂回する
ガスバイパスラインを介装したことを特徴とするバイオ
マスのガス化システムにある。[0011] A fourth invention is the biomass gasification system according to the first invention, wherein the gas purified gas is interposed in a gas bypass line bypassing the CO shift reactor.
【００１２】第５の発明は、第４の発明において、上記
ガスバイパスライン出口側にガス組成を測定するセンサ
を介装したことを特徴とするバイオマスのガス化システ
ムにある。A fifth aspect of the present invention is the biomass gasification system according to the fourth aspect, wherein a sensor for measuring a gas composition is interposed at the gas bypass line outlet side.
【００１３】第６の発明は、第１乃至５のいずれか一の
発明において、上記ガス精製手段とＣＯシフト反応装置
との間にガス中の微量成分を除去するフィルタを介装し
たことを特徴とするバイオマスのガス化システムにあ
る。According to a sixth aspect, in any one of the first to fifth aspects, a filter for removing a trace component in the gas is interposed between the gas purification means and the CO shift reactor. Biomass gasification system.
【００１４】第７の発明は、第１乃至６のいずれか一の
発明において、上記ガス化したガスを利用するアルコー
ル合成装置、ガスタービン又はガスエンジンのいずれか
を備えたことを特徴とするバイオマスのガス化システム
にある。According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the biomass according to any one of the first to sixth aspects, further comprising an alcohol synthesizing apparatus utilizing the gasified gas, a gas turbine, or a gas engine. Gasification system.
【００１５】第８の発明は、第１乃至６のいずれか一の
バイオマスのガス化システムと、上記ガスの圧力を向上
させるブースタ装置と、上記昇圧されたガスをメタノー
ル合成温度まで加熱する再生熱交換手段と、上記加熱さ
れたガス中のＨ2 とＣＯとからメタノールを合成するメ
タノール合成装置とからなり、上記ガス精製手段で除去
された水を用い、上記メタノール合成で発生した熱を熱
回収し、次いで上記冷却手段へ導入して熱回収して高温
水蒸気とし、得られた高温水蒸気をバイオマスガス化炉
に供給することを特徴とするバイオマスのメタノール合
成システムにある。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a biomass gasification system according to any one of the first to sixth aspects, a booster device for improving the pressure of the gas, and a regeneration heat for heating the pressurized gas to a methanol synthesis temperature. Exchange means, and a methanol synthesizing apparatus for synthesizing methanol from H 2 and CO in the heated gas, using the water removed by the gas purifying means to recover heat generated in the methanol synthesis. Then, the biomass is introduced into the cooling means and heat is recovered to produce high-temperature steam, and the obtained high-temperature steam is supplied to a biomass gasification furnace.
【００１６】第９の発明は、第８の発明において、上記
ＣＯシフト反応装置とブースタ装置との間に脱ＣＯ2 装
置を介装したことを特徴とするバイオマスのメタノール
合成システムにある。A ninth invention is directed to the biomass methanol synthesis system according to the eighth invention, wherein a CO 2 removal device is interposed between the CO shift reaction device and the booster device.
【００１７】第１０の発明は、第８の発明において、上
記ＣＯシフト反応装置と脱ＣＯ2 装置との間に熱交換手
段を介装したことを特徴とするバイオマスのメタノール
合成システムにある。A tenth invention is the biomass methanol synthesis system according to the eighth invention, wherein heat exchange means is interposed between the CO shift reactor and the CO 2 removal device.
【００１８】第１１の発明は、第８の発明において、上
記ブースタ装置と再生熱交換器との間、又は再生熱交換
器とメタノール合成装置との間のいずれか一方又は両方
に、吸着塔又はガードカラムを介装してなることを特徴
とするバイオマスのメタノール合成システムにある。According to an eleventh aspect, in the eighth aspect, the adsorption tower or the regenerative heat exchanger, or the regenerative heat exchanger and the methanol synthesizing unit, are provided with one or both of the adsorber and the regenerative heat exchanger. A biomass methanol synthesis system characterized by being provided with a guard column.
【００１９】第１２の発明は、第８の発明において、上
記メタノール合成装置からのガスを気液分離し、該分離
された気体中のＨ2 を水素分離装置で分離し、該分離さ
れたＨ2 を再生熱交換器の前段側に戻すことを特徴とす
るバイオマスのメタノール合成システムにある。According to a twelfth aspect, in the eighth aspect, the gas from the methanol synthesizing unit is subjected to gas-liquid separation, H 2 in the separated gas is separated by a hydrogen separation unit, and the separated H 2. A biomass methanol synthesizing system characterized in that 2 is returned to a stage preceding the regenerative heat exchanger.
【００２０】第１３の発明は、第８の発明において、上
記メタノール合成装置が複数段の触媒層からなる合成塔
とすると共に、該合成塔を少なくとも２系統設けてなる
ことを特徴とするバイオマスのメタノール合成システム
にある。According to a thirteenth aspect, in the eighth aspect, the methanol synthesizing apparatus is a synthesis tower comprising a plurality of catalyst layers, and at least two of the synthesis towers are provided. It is in the methanol synthesis system.
【００２１】第１４の発明は、第８の発明において、上
記合成塔の入口側の触媒層をガードカラムとしてなるこ
とを特徴とするバイオマスのメタノール合成システムに
ある。According to a fourteenth aspect, in the eighth aspect, there is provided a biomass methanol synthesis system, wherein the catalyst layer on the inlet side of the synthesis tower serves as a guard column.
【００２２】第１５の発明は、第１４のメタノール合成
システムを用い、メタノール合成の際に、第１の合成塔
と第２の合成塔とを交互に使用し、一方の合成塔を使用
する間に、他方の合成塔の複数段触媒層の内、ガス入口
側の第１段目の触媒層を抜き取りし、次いで第２段目の
触媒層を第１段目にすると共に、最終段目に新規触媒層
を設置することを特徴とするバイオマスのメタノール合
成方法にある。According to a fifteenth aspect, a fourteenth methanol synthesis system is used, wherein the first synthesis tower and the second synthesis tower are used alternately during methanol synthesis, and one of the synthesis towers is used. Then, the first catalyst layer on the gas inlet side among the multiple catalyst layers of the other synthesis tower is extracted, and then the second catalyst layer is converted into the first catalyst layer, and the final catalyst layer is changed into the last catalyst layer. A method for synthesizing methanol of biomass, comprising providing a new catalyst layer.
【００２３】[0023]
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に説明
するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.
【００２４】［第１の実施の形態］本発明の第１の実施
の形態を図１を用いて説明する。図１は本実施の形態に
かかるバイオマスガス化炉を用いたバイオマスガス化シ
ステムの概略図である。[First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a biomass gasification system using a biomass gasification furnace according to the present embodiment.
【００２５】図１に示すように、本実施の形態にかかる
バイオマスのガス化システム１０は、バイオマス１１と
燃焼酸化剤１２とを供給してＨ2 ，ＣＯ等にガス化する
バイオマスガス化炉１３と、上記バイオマスガス化炉１
３でガス化した生成ガス１４を冷却する冷却器１５と、
上記冷却した生成ガス１４を精製するガス精製手段１６
と、上記ガス精製したガス中のＨ2 とＣＯガスの組成を
調整するＣＯシフト反応装置１７とからなるバイオマス
のガス化システム１０であって、上記ガス精製手段１６
がガス中のアンモニア等を除去して生成ガスを精製する
と共に、ガス中の水分を除去水１８として除去するよう
にしたものである。As shown in FIG. 1, a biomass gasification system 10 according to the present embodiment supplies a biomass 11 and a combustion oxidant 12 to gasify it into H 2 , CO, or the like. And the biomass gasifier 1
A cooler 15 for cooling the product gas 14 gasified in 3;
Gas purification means 16 for purifying the cooled product gas 14
And a CO shift reactor 17 for adjusting the composition of H 2 and CO gas in the gas-purified gas.
Is to remove the ammonia and the like in the gas to purify the produced gas and to remove the moisture in the gas as the removal water 18.
【００２６】ここで、上記ガス精製手段としては、例え
ば水を上方より噴霧状に散布する水スクラバ等を用いる
ようにしてもよい。Here, as the gas purifying means, for example, a water scrubber for spraying water in a spray form from above may be used.
【００２７】また、本実施の形態では、上記冷却器１５
とガス精製手段１６との間にガス／ガス熱交換器２１を
介装して、生成ガス１４の熱回収を行なっている。この
熱回収としては、上記ガス精製手段１６を通過すること
によりガスが冷却されているので、上記精製ガス２０の
温度をＣＯシフト反応装置１７での下記反応が適切に進
行する温度となるように上昇させるようにしている。な
お、シフト反応装置１７で用いる触媒としては例えば鉄
系の触媒を用いることができる。 ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋Ｈ2 In this embodiment, the cooling device 15
A gas / gas heat exchanger 21 is interposed between the gas purification means 16 and the gas purification means 16 to recover heat of the generated gas 14. In this heat recovery, the gas is cooled by passing through the gas purification means 16 so that the temperature of the purified gas 20 is adjusted to a temperature at which the following reaction in the CO shift reactor 17 proceeds appropriately. I try to raise it. As the catalyst used in the shift reaction device 17, for example, an iron-based catalyst can be used. CO + H 2 O → CO 2 + H 2
【００２８】また、本実施の形態では、上記ガス精製し
た精製ガス２０が上記ＣＯシフト反応装置１７を迂回す
るガスバイパスライン２２を介装しており、弁２３ａ，
２３ｂの開閉により後流側で利用する合成装置又はガス
エンジン又はガスタービン等で用いる際に効率的なガス
組成となるように調整するようにしている。Further, in the present embodiment, the purified gas 20 obtained by the gas purification is interposed in the gas bypass line 22 bypassing the CO shift reactor 17, and the valve 23a,
By opening and closing 23b, the gas composition is adjusted so as to have an efficient gas composition when used in a synthesis device, a gas engine, a gas turbine, or the like used on the downstream side.
【００２９】上記精製ガス２０により、例えばメタノー
ルを合成するためには、例えばＣＯ／Ｈ2 のモル比を１
／２とすることが好ましい。In order to synthesize, for example, methanol from the purified gas 20, for example, the molar ratio of CO / H 2 is set to 1
/ 2 is preferable.
【００３０】特に、バイオマスガス化炉１３内に供給す
るバイオマスが一定組成の場合には問題がないが、バイ
オマスの種類又は乾燥状態又は供給条件により、ガス化
条件が微妙に変化した場合に、必要に応じてバイパスラ
イン２２を迂回させることで、後流側で利用する所望の
ガス組成となるように微調整を可能とすることができよ
うにしている。In particular, there is no problem when the biomass supplied into the biomass gasification furnace 13 has a constant composition, but it is necessary when the gasification conditions are slightly changed depending on the type of biomass, the dry state or the supply conditions. By bypassing the bypass line 22 according to the above, fine adjustment can be made possible so as to obtain a desired gas composition used on the downstream side.
【００３１】上記ガス組成の供給状況を監視するこのた
め、本実施の形態では、上記ガスバイパスライン２２の
出口側にガス組成を測定するセンサ２４を介装してい
る。In this embodiment, a sensor 24 for measuring the gas composition is provided at the outlet of the gas bypass line 22 in order to monitor the supply state of the gas composition.
【００３２】また、本実施の形態では、上記ガス精製手
段１６とＣＯシフト反応装置１７との間にガス中の微量
成分を除去するフィルタ２５を介装し、ガス中の微量成
分（例えばＳ分等）を除去するようにしている。これに
より、後流側のＣＯシフト反応装置１７で使用される触
媒の劣化を防止することができ、耐久性が向上する。In the present embodiment, a filter 25 for removing trace components in the gas is interposed between the gas purification means 16 and the CO shift reactor 17, and the trace components (for example, S Etc.). Thereby, the deterioration of the catalyst used in the CO shift reaction device 17 on the downstream side can be prevented, and the durability is improved.
【００３３】上記フィルタ２５としては、フィルタ層と
して活性炭等の吸着剤を用いることができる。In the filter 25, an adsorbent such as activated carbon can be used as a filter layer.
【００３４】なお、フィルタ２５をガス精製装置１６と
ＣＯシフト反応装置１７との間に介装することにより、
ガス中の水分含量が多い場合等に、フィルタ層を構成す
る活性炭により処理能力の低下を防止することが可能と
なる。By interposing the filter 25 between the gas purification device 16 and the CO shift reaction device 17,
When the water content in the gas is large, the activated carbon constituting the filter layer can prevent a reduction in processing capacity.
【００３５】上記ＣＯシフト反応装置１７で所望のガス
組成としたガスは、後流側に設けたアルコール合成シス
テム１００、ガスタービン（Ｇ／Ｔ）１０１、又はガス
エンジン１０２で利用に供される。The gas having a desired gas composition in the CO shift reactor 17 is supplied to an alcohol synthesis system 100, a gas turbine (G / T) 101, or a gas engine 102 provided on the downstream side.
【００３６】なお、上記ＣＯシフト反応装置１７とアル
コール合成システム１００、ガスタービン１０１、又は
ガスエンジン１０２との間には、熱交換手段２６を介装
して例えばアルコール合成システム１００より供給され
た供給水２７の水温を上昇させており、その後冷却器１
５を通過することで、熱交換され、高温水蒸気４０が得
られる。In addition, between the CO shift reactor 17 and the alcohol synthesizing system 100, the gas turbine 101, or the gas engine 102, a heat exchange means 26 is interposed, for example, a supply supplied from the alcohol synthesizing system 100. The temperature of the water 27 is raised, and then the cooler 1
5, heat exchange is performed, and high-temperature steam 40 is obtained.
【００３７】ここで、本発明にかかる炉本体内に供給す
るバイオマス１１は、生産又は廃棄されたバイオマスを
乾燥手段により乾燥された後、粉砕手段により所定粒径
に粉砕（例えば平均粒径（Ｄ）が0.０５≦Ｄ≦５ｍｍ程
度のもの。）されたものとするのが好ましい。Here, the biomass 11 supplied into the furnace body according to the present invention is obtained by drying produced or discarded biomass by a drying means and then pulverizing the biomass to a predetermined particle size by a pulverizing means (for example, an average particle diameter (D ) Of about 0.05 ≦ D ≦ 5 mm).
【００３８】本発明でバイオマス（Ｃm Ｈ2 Ｏn ）と
は、エネルギー源又は工業原料として利用することので
きる生物資源（例えば農業生産物又は副産物、木材、植
物等）をいい、例えばスイートソルガム，ネピアグラ
ス，スピルリナ等を例示することができる。また、糠、
木くず、間伐材等の農林系廃棄物も含まれる。In the present invention, biomass (CmH 2 On) refers to biological resources (eg, agricultural products or by-products, wood, plants, etc.) that can be used as energy sources or industrial raw materials, such as sweet sorghum and napier. Glass, spirulina and the like can be exemplified. Also, bran,
Agricultural and forestry waste such as wood chips and thinned wood is also included.
【００３９】上記バイオマスガス化炉１３の炉本体の炉
内温度は７００〜１４００℃（好適には８００〜１００
０℃程度）のガス化条件とするのが好ましい。これは、
炉内温度が７００℃未満であると、燃焼が良好でなく、
好ましくなく、一方１４００℃を超えた場合には、バイ
オマス自身の燃焼によりスートが発生し、好ましくない
からである。The temperature in the furnace of the biomass gasification furnace 13 is 700 to 1400 ° C. (preferably 800 to 100 ° C.).
(About 0 ° C.). this is,
If the furnace temperature is lower than 700 ° C., the combustion is not good,
On the other hand, when the temperature exceeds 1400 ° C., soot is generated due to combustion of biomass itself, which is not preferable.
【００４０】また、バイオマスガス化炉１３の炉内圧力
は、特に限定されるものではないが、１〜４０気圧とす
るのが好ましい。これは、メタノール合成に直結する場
合には、８０気圧近傍が好ましいが、耐圧構造のガス化
炉とする必要があり、製造費用が嵩み好ましくないから
である。なお、３０気圧程度の場合には、装置がコンパ
クトとなり、好ましい。The pressure in the biomass gasification furnace 13 is not particularly limited, but is preferably 1 to 40 atm. This is because when directly connected to methanol synthesis, the pressure is preferably around 80 atm. However, it is necessary to use a gasification furnace having a pressure-resistant structure, and the production cost increases, which is not preferable. When the pressure is about 30 atm, the apparatus becomes compact, which is preferable.
【００４１】図２に生成ガスをメタノール合成用に用い
た場合のメタノール合成システムを備えたバイオマスの
ガス化システム１０の温度バランスの一例を示す。ガス
化炉１３により得られる生成ガス１４は約９００℃前後
であり、冷却器１５により冷却される、その後ガス／ガ
ス熱交換器２１で熱交換されてさらに冷却され、その後
ガス精製手段１６により精製ガス２０はフィルタ２５の
保護温度域まで冷却される。この冷却された精製ガス２
０はフィルタ２５を通過することでＳ成分が除去され、
ガス／ガス熱交換器２１で熱交換され後流に設置したＣ
Ｏシフト反応装置１７の作動温度まで上昇する。ＣＯシ
フト反応装置１７で所望のガス組成に変換し、Ｈ2 リッ
チガスとした後、熱交換器２６で熱交換されて冷却さ
れ、アルコール合成システム１００でメタノールを合成
する。上記メタノール合成システム１００の合成は発熱
反応であるので、供給水２７を供給することにより反応
熱を温水として回収することが可能である。また、この
温水を熱交換器２６で熱交換して上昇させ、その後、冷
却器１５で熱交換することにより高温水蒸気（３００℃
以上）４０を得ることができる。この高温水蒸気４０は
ガス化炉に供給するようにしてもよく、また、ＣＯシフ
ト反応装置１７で熱利用してもよい。FIG. 2 shows an example of the temperature balance of the biomass gasification system 10 provided with the methanol synthesis system when the produced gas is used for methanol synthesis. The generated gas 14 obtained by the gasification furnace 13 is about 900 ° C., and is cooled by the cooler 15, is further cooled by heat exchange in the gas / gas heat exchanger 21, and is then purified by the gas purification means 16. The gas 20 is cooled to a protection temperature range of the filter 25. This cooled purified gas 2
When 0 passes through the filter 25, the S component is removed.
Heat exchanged in the gas / gas heat exchanger 21 and installed in the downstream
The temperature rises to the operating temperature of the O shift reactor 17. The gas is converted into a desired gas composition by the CO shift reactor 17 and converted into an H 2 -rich gas. The gas is cooled by heat exchange in the heat exchanger 26, and methanol is synthesized by the alcohol synthesis system 100. Since the synthesis of the methanol synthesis system 100 is an exothermic reaction, it is possible to recover the reaction heat as hot water by supplying the supply water 27. Further, this hot water is heat-exchanged by the heat exchanger 26 to be raised, and then heat-exchanged by the cooler 15 to thereby obtain high temperature steam (300 ° C.
Above) 40 can be obtained. The high-temperature steam 40 may be supplied to the gasification furnace, or may be used in the CO shift reactor 17 for heat.
【００４２】また、上記供給水２７として、例えばガス
精製手段１６から除去された除去水１８を利用するよう
にしてもよい。これにより、系内において除去水を再利
用することができる。なお、上記温度バランスは供給す
るバイオマス原料の種類やガス化炉の大きさにより左右
され、本発明は図２の温度バランスに何ら限定されるも
のではない。As the supply water 27, for example, the water 18 removed from the gas purification means 16 may be used. Thereby, the removed water can be reused in the system. The temperature balance depends on the type of biomass raw material to be supplied and the size of the gasification furnace, and the present invention is not limited to the temperature balance shown in FIG.
【００４３】［第２の実施の形態］本発明の第２の実施
の形態を図３を用いて説明する。図３は本実施の形態に
かかるバイオマスガス化システムの概略図である。[Second Embodiment] A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a schematic diagram of the biomass gasification system according to the present embodiment.
【００４４】本実施の形態では、上記第１の実施の形態
のシステム１０において、脱ＣＯ2装置２８を熱交換器
２６とアルコール合成システム１００との間に介装して
ガス組成を合成系に送給するガス組成を下記反応式(1)
から反応式(2) のように変更させ、合成のために昇圧す
る際に圧力条件を下げるようにしている。これにより、
不要な水分が除去され、アルコール合成の収率も向上す
ることができる。 ＣＯ2 ＋３Ｈ2 →Ｈ2 Ｏ＋ＣＨ3 ＯＨ …(1) ＣＯ＋２Ｈ2 →ＣＨ3 ＯＨ …(2)In the present embodiment, in the system 10 of the first embodiment, the CO 2 removal device 28 is interposed between the heat exchanger 26 and the alcohol synthesis system 100 to change the gas composition to the synthesis system. The gas composition to be sent is calculated by the following reaction formula (1)
Therefore, the pressure condition is reduced when the pressure is increased for the synthesis, as shown in the reaction formula (2). This allows
Unnecessary water is removed, and the yield of alcohol synthesis can be improved. CO 2 + 3H 2 → H 2 O + CH 3 OH (1) CO + 2H 2 → CH 3 OH (2)
【００４５】［第３の実施の形態］本発明の第３の実施
の形態を図４を用いて説明する。図４は本実施の形態に
かかるバイオマスガス化システムの概略図である。Third Embodiment A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a schematic diagram of the biomass gasification system according to the present embodiment.
【００４６】図４は、本実施の形態ではメタノール合成
システムを備えたガス化システムの概要を示す。なお、
ガス化の熱回収及びガス精製等は第１及び第２の実施の
形態と同様であるので、メタノール合成系のシステムを
中心として説明する。FIG. 4 shows an outline of a gasification system provided with a methanol synthesis system in the present embodiment. In addition,
Since the heat recovery and gas purification of gasification are the same as those of the first and second embodiments, the description will focus on the methanol synthesis system.
【００４７】また、メタノール合成システムの一例とし
ては、上記ＣＯシフト反応装置１７でガス組成を調整し
た後の精製ガス２０のガス圧力を向上させるブースタ装
置３１と、昇圧後のガス温度をメタノール製造温度まで
加温する再生熱交換器３２と、ガス中の２Ｈ2 とＣＯと
からメタノール（ＣＨ3 ＯＨ）を製造するメタノール合
成装置３３と、該メタノール合成装置３３により得られ
た生成ガス３４をメタノール３５と排ガス３６とに分離
する気液分離装置３７とを具備するものである。Further, as an example of the methanol synthesis system, a booster device 31 for improving the gas pressure of the purified gas 20 after adjusting the gas composition in the CO shift reactor 17, and a gas temperature after the pressure increase to a methanol production temperature A regenerative heat exchanger 32, which heats up to 2 hours, a methanol synthesizer 33 for producing methanol (CH 3 OH) from 2H 2 and CO in the gas, and And a gas-liquid separator 37 that separates the gas and the exhaust gas 36.
【００４８】本実施の形態では、上記ガス精製手段１６
から除去される除去水１８は、メタノール合成装置３３
の触媒反応において発生した反応熱（約３００℃程度）
を、メタノール合成装置３３の内部に設置された第１の
熱交換器３８を用いて熱交換する。In the present embodiment, the gas refining means 16
The removed water 18 removed from the
Reaction heat generated in the catalytic reaction (about 300 ° C)
Is exchanged using a first heat exchanger 38 installed inside the methanol synthesis device 33.
【００４９】次いで、熱交換水は、上記ガス化炉１３か
ら生成された生成ガス１４を冷却する冷却器１５内へ導
入され、高温の生成ガス（例えば９００℃程度）の熱
を、冷却器１５の内部に設置された第２の熱交換器３９
で熱交換して熱回収し、得られた高温（４００〜６００
℃）の水蒸気４０をバイオマスガス化炉１３に供給す
る。Next, the heat exchange water is introduced into a cooler 15 for cooling the generated gas 14 generated from the gasification furnace 13, and removes the heat of the high-temperature generated gas (for example, about 900 ° C.) from the cooler 15. The second heat exchanger 39 installed inside the
At a high temperature (400-600).
C) is supplied to the biomass gasification furnace 13.
【００５０】これにより、燃焼酸化剤１２の一部として
高温水蒸気４０を用いることができ、バイオマスメタノ
ール合成システムのシステム効率が向上する。As a result, the high-temperature steam 40 can be used as a part of the combustion oxidant 12, and the system efficiency of the biomass methanol synthesis system is improved.
【００５１】［第４の実施の形態］本発明の第４の実施
の形態を図５を用いて説明する。図５は本実施の形態に
かかるバイオマスメタノール合成システムの概略図であ
る。なお、図４に示すメタノール合成システムと同一部
材については同符号を付して重複する説明は省略する。
本実施の形態にかかるメタノール合成システムは、上記
ガス精製装置１６で精製した後のガスの冷却及びガス中
の水分を除去するガス精製手段１６を、図５に示すよう
に、水を散布する水散布手段１６Ａと、アルカリ溶液
（例えばＮａＯＨ等）を散布するアルカリ水散布手段１
６Ｂとから構成してなるものであり、上記水散布手段１
６Ａでの水散布後の除去水１８を含む排水を第３の実施
の形態と同様に、熱回収し、ガス化炉１３に高温水蒸気
４０を供給するようにしている。[Fourth Embodiment] A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic diagram of a biomass methanol synthesis system according to the present embodiment. Note that the same members as those of the methanol synthesis system shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
As shown in FIG. 5, the methanol synthesizing system according to the present embodiment uses gas purifying means 16 for cooling gas after purification by the gas purifier 16 and removing moisture in the gas, as shown in FIG. Spraying means 16A and alkaline water spraying means 1 for spraying an alkaline solution (eg, NaOH)
6B, and the water spraying means 1
The wastewater containing the removed water 18 after water spraying at 6A is recovered by heat as in the third embodiment, and the high-temperature steam 40 is supplied to the gasification furnace 13.
【００５２】実施の形態では、先ず、精製したガスを水
散布手段１６Ａに導入して、水散布によりガスの冷却及
びガス中の水分を回収し、次いでアルカリ溶液（例えば
ＮａＯＨ等）を散布するアルカリ水散布手段１６Ｂに導
入して、アルカリ水の散布によりガス中に存在する酸性
ガス（例えばアンモニアガス、塩化水素、硫黄分（Ｈ 2
Ｓ）等）を除去している。In the embodiment, first, the purified gas is
The gas is introduced into the spraying means 16A and cooled by gas spraying.
And the water in the gas, and then the alkaline solution (eg,
NaOH etc.) to the alkaline water spraying means 16B.
Into the gas and spray the alkaline water
Gas (for example, ammonia gas, hydrogen chloride, sulfur content (H Two
S) etc. are removed.
【００５３】上記水散布手段１６Ａでの排水は、第３の
実施の形態と同様に、メタノール合成装置３３を用いた
触媒反応において発生した反応熱（約３００℃程度）と
第１の熱交換器３８で熱交換し、次いで、上記ガス化炉
１３から生成された生成ガス１４を冷却する冷却器１５
へ導入し、高温の生成ガス（例えば９００℃程度）の熱
を第２の熱交換器３９で熱回収し、得られた高温水蒸気
４０をバイオマスガス化炉１３に供給するようにしてい
る。As in the third embodiment, the waste water from the water spraying means 16A is supplied to the reaction heat (about 300 ° C.) generated in the catalytic reaction using the methanol synthesizing unit 33 and the first heat exchanger. Heat exchange at 38, and then a cooler 15 for cooling the product gas 14 generated from the gasifier 13
Then, the heat of the high-temperature generated gas (for example, about 900 ° C.) is recovered by the second heat exchanger 39, and the obtained high-temperature steam 40 is supplied to the biomass gasification furnace 13.
【００５４】本実施の形態では、第３の実施の形態の効
果に加え、水散布手段１６Ａとアルカリ水散布手段１６
Ｂとの２段のスクラバ装置とするので、第１段目での水
散布手段１６Ａの水散布では、冷却・水分回収がなさ
れ、第２段目のアルカリ水散布手段１６Ｂのでのアルカ
リ水散布では、酸性ガスを除去し、後流側での各種装置
及び配管設備での腐蝕等による劣化を防止するようにし
ている。In the present embodiment, in addition to the effects of the third embodiment, the water spraying means 16A and the alkaline water spraying means 16A
B, a two-stage scrubber device is used, so that cooling and water recovery are performed in the water spraying of the water spraying means 16A in the first stage, and in the alkaline water spraying in the second stage alkaline water spraying means 16B. In addition, acid gas is removed to prevent deterioration due to corrosion or the like in various devices and piping facilities on the downstream side.
【００５５】［第５の実施の形態］本発明の第５の実施
の形態を図６を用いて説明する。図６は本実施の形態に
かかるバイオマスメタノール合成システムの概略図であ
る。図４及び図５に示すメタノール合成システムと同一
部材については同符号を付して重複する説明は省略す
る。本実施の形態にかかるメタノール合成システムは、
メタノール合成システムの上記ブースタ装置３１と再生
熱交換器３２との間に第１の吸着塔又はガードカラム４
１を介装すると共に、上記再生熱交換器３２とメタノー
ル合成装置３３との間に第２の吸着塔又はガードカラム
４２を介装してなるものである。[Fifth Embodiment] A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a schematic diagram of a biomass methanol synthesis system according to the present embodiment. The same members as those of the methanol synthesis system shown in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. The methanol synthesis system according to the present embodiment includes:
A first adsorption column or guard column 4 between the booster device 31 and the regenerative heat exchanger 32 of the methanol synthesis system.
1 and a second adsorption tower or guard column 42 between the regenerative heat exchanger 32 and the methanol synthesizing unit 33.
【００５６】上記吸着塔は内部に例えばシリカゲル，活
性炭等の吸着性能を有する物質を充填してなるものであ
り、又はガードカラムは上記メタノール合成装置３３で
用いる触媒を充填したものであり、一定時間経過した後
に廃棄又は再生処理するいわゆる捨てカラムとしたもの
である。The adsorption tower is filled with a substance having an adsorption performance such as silica gel or activated carbon, or the guard column is filled with a catalyst used in the methanol synthesizing unit 33 for a certain period of time. It is a so-called discard column that is disposed or regenerated after the passage of time.
【００５７】これらの吸着塔又はガードカラムの設置に
より、メタノール合成装置での触媒の被毒を未然に防止
することができ、長期間に亙って安定してメタノール合
成を行うことができる。By installing these adsorption towers or guard columns, poisoning of the catalyst in the methanol synthesis apparatus can be prevented beforehand, and stable methanol synthesis can be performed over a long period of time.
【００５８】なお、本実施の形態では、第１の吸着塔又
はガードカラム４１及び第２の吸着塔又はガードカラム
４２からなる２段による保護としたが、本発明はこれに
限定されるものではなく、例えば第１の吸着塔又はガー
ドカラム４１のみとしてもよい。In the present embodiment, the protection is performed by a two-stage structure including the first adsorption tower or guard column 41 and the second adsorption tower or guard column 42, but the present invention is not limited to this. Instead, for example, only the first adsorption tower or the guard column 41 may be used.
【００５９】［第６の実施の形態］本発明の第６の実施
の形態を図７を用いて説明する。図７は本実施の形態に
かかるバイオマスメタノール合成システムの概略図であ
る。図４に示すメタノール合成システムと同一部材につ
いては同符号を付して重複する説明は省略する。本実施
の形態にかかるメタノール合成システムでは、メタノー
ル合成装置３３で製造された生成ガス３４を気液分離分
離装置３７で分離した排ガス３６中のＨ 2 を有効利用す
るものである。[Sixth Embodiment] Sixth embodiment of the present invention
Will be described with reference to FIG. FIG. 7 shows this embodiment.
FIG. 1 is a schematic diagram of such a biomass methanol synthesis system.
You. The same components as in the methanol synthesis system shown in FIG.
Therefore, the same reference numerals are given and duplicate explanations are omitted. This implementation
The methanol synthesis system according to
Gas 34 produced by the gas synthesizer 33
In the exhaust gas 36 separated by the separation device 37 TwoMake effective use of
Things.
【００６０】図７に示すように、上記メタノール合成装
置３３により合成された生成ガス３４は気液分離装置３
７によりメタノール３５と排ガス３６とに分離される
が、通常、排ガス３６は焼却処分されている。但し、本
実施の形態では、排ガス３６ａ中のＨ2 のみを分離する
水素（Ｈ2 ）分離装置５１を用いて、再生熱交換器３２
の前段若しくは後段に戻すようにして、再度メタノール
合成のガス３６ｂとして再利用する。水素が分離された
ガスは排ガス３６ｃとして排出される。As shown in FIG. 7, the product gas 34 synthesized by the methanol synthesizer 33 is supplied to the gas-liquid separator 3
The waste gas is separated into methanol 35 and exhaust gas 36 by 7, and the exhaust gas 36 is usually incinerated. However, in the present embodiment, the regenerative heat exchanger 32 is used by using a hydrogen (H 2 ) separation device 51 that separates only H 2 in the exhaust gas 36a.
Is returned to the former stage or the latter stage, and is reused again as the gas 36b for methanol synthesis. The gas from which the hydrogen has been separated is discharged as exhaust gas 36c.
【００６１】上記水素分離装置５１としては、例えば圧
力スイング法によるＨ2 分離，膜分離等の公知の水素分
離方法により行えばよい。The hydrogen separation device 51 may be implemented by a known hydrogen separation method such as H 2 separation by pressure swing method and membrane separation.
【００６２】本実施の形態によれば、水素分離装置５１
によりＨ2 のみが分離されて再生熱交換器３２の前段若
しくは後段へ戻されるので、生成ガス３４中の残Ｈ2 が
有効利用され、メタノール合成のための水素の利用効率
が向上することになる。According to the present embodiment, the hydrogen separation device 51
As a result, only H 2 is separated and returned to the previous or subsequent stage of the regenerative heat exchanger 32, so that the remaining H 2 in the product gas 34 is effectively used, and the efficiency of using hydrogen for methanol synthesis is improved. .
【００６３】［第７の実施の形態］本発明の第７の実施
の形態を図８を用いて説明する。図８は本実施の形態に
かかるバイオマスメタノール合成システムの概略図であ
る。図４に示すメタノール合成システムと同一部材につ
いては同符号を付して重複する説明は省略する。本実施
の形態にかかるメタノール合成システムでは、メタノー
ル合成装置を２系統として、連続してメタノール合成す
るようにしたものである。[Seventh Embodiment] A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic diagram of a biomass methanol synthesis system according to the present embodiment. The same members as those of the methanol synthesis system shown in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted. In the methanol synthesizing system according to the present embodiment, the methanol synthesizing apparatus is divided into two systems so as to synthesize methanol continuously.
【００６４】図９に本実施の形態にかかるメタノール合
成装置の拡大図を示す。図８及び図９に示すように、本
実施の形態にかかるメタノール合成装置６１は第１の合
成塔６２と第２の合成塔６３との２系列とから構成され
ている。また、第１の合成塔６２の内部は両端に弁６４
ａ，６４ｂを備えてなり、内部には第１段目の触媒層６
２−１・・・最終段（本実施の形態では５段）の触媒層
６２−５が内装されている。同様に、第２の合成塔６３
の内部は両端に弁６５ａ，６５ｂを備えてなり、内部に
は第１段目の触媒層６３−１・・・最終段（本実施の形
態では５段）の触媒層６３−５が内装されている。FIG. 9 is an enlarged view of the methanol synthesizing apparatus according to the present embodiment. As shown in FIGS. 8 and 9, the methanol synthesizing apparatus 61 according to the present embodiment includes two systems, a first synthesis tower 62 and a second synthesis tower 63. The inside of the first synthesis tower 62 is provided with a valve 64 at both ends.
a, 64b, and a first-stage catalyst layer 6 therein.
2-1 A catalyst layer 62-5 at the last stage (five stages in the present embodiment) is provided. Similarly, the second synthesis tower 63
Are provided with valves 65a and 65b at both ends, and a first-stage catalyst layer 63-1... A final-stage (five-stage in the present embodiment) catalyst layer 63-5 is provided therein. ing.
【００６５】本実施の形態では、メタノール合成を行う
際に、図９に示すように、第１の合成塔６２と第２の合
成塔６３とを交互に使用し、例えば一方の第１の合成塔
６２を使用する間に、他方の第２の合成塔６３の弁６５
ａ，６５ｂを閉じておき、第２の合成塔６３の複数段触
媒層の内、ガス入口側の劣化した第１段目の触媒層６３
−１を抜き取りし、次いでいままで第２段目の触媒層６
３−２を第１段目にすると共に、順次スライドし、最終
段目に新規触媒層を設置することにより、劣化部分を順
次取り替えることができる。In this embodiment, when performing methanol synthesis, as shown in FIG. 9, the first synthesis tower 62 and the second synthesis tower 63 are used alternately, and for example, one of the first synthesis towers 63 is used. While using the column 62, the valve 65 of the other second synthesis column 63 is used.
a and 65b are closed, and the deteriorated first-stage catalyst layer 63 on the gas inlet side among the multi-stage catalyst layers of the second synthesis tower 63 is closed.
-1, and then the second-stage catalyst layer 6
By setting 3-2 to the first stage, sliding sequentially, and installing a new catalyst layer at the last stage, the deteriorated portion can be sequentially replaced.
【００６６】この結果、２段目の触媒層が第１段目の触
媒層となるので、触媒活性が常に良好に維持され、良好
なメタノール合成が可能となる。As a result, the second-stage catalyst layer becomes the first-stage catalyst layer, so that the catalyst activity is always maintained satisfactorily and good methanol synthesis becomes possible.
【００６７】また、上記劣化した触媒を担持した活性炭
は粉砕等して第１の実施の形態で説明したフィルタ２５
で用いるようにしてもよい。Further, the activated carbon carrying the deteriorated catalyst is pulverized or the like, and the filter 25 described in the first embodiment is pulverized.
May be used.
【００６８】本実施の形態によれば、メタノール合成装
置のメンテナンス性が向上することになる。なお、本実
施の形態では、ガードカラム４１を再生熱交換器３２の
前段側に介装しているが、このガードカラム４１は必須
なものではなく、該ガードカラム４１を介装すること
で、さらに、触媒の被毒が防止され、触媒活性の低下を
防ぐことができる。According to the present embodiment, the maintainability of the methanol synthesizing apparatus is improved. In the present embodiment, the guard column 41 is interposed in front of the regenerative heat exchanger 32. However, the guard column 41 is not essential, and the guard column 41 is interposed. Further, poisoning of the catalyst is prevented, and a decrease in catalytic activity can be prevented.
【００６９】また、第１段目の触媒層６２−１，６３−
１をガードカラムとし、所定期間経過した後に、捨てカ
ラムとするようにしてもよい。なお、本実施の形態で
は、２系統の触媒合成塔としているが、本発明はこれに
限定されるものではなく、複数系統とするようにして合
成効率を向上させるようにしてもよい。The first-stage catalyst layers 62-1 and 63-
1 may be used as a guard column, and after a predetermined period, a discarded column may be used. In the present embodiment, two catalyst synthesis towers are used. However, the present invention is not limited to this. The synthesis efficiency may be improved by using a plurality of catalyst synthesis towers.
【００７０】[0070]
【発明の効果】以上述べたように、第１の発明によれ
ば、バイオマスを供給してガス化するバイオマスガス化
炉と、上記バイオマスガス化炉でガス化したガスを冷却
する冷却手段と、上記冷却した生成ガスを精製するガス
精製手段と、上記ガス精製したガス中のＨ2 とＣＯガス
の組成を調整するＣＯシフト反応装置とからなるバイオ
マスのガス化システムであって、上記ガス精製手段がガ
スを精製すると共にガス中の水分を除去するので、除去
した水を熱回収し得られた高温水蒸気をバイオマスガス
化炉に供給するので、燃焼酸化剤の一部として高温水蒸
気を用いることができ、ガス化システムのシステム効率
が向上する。As described above, according to the first aspect, a biomass gasifier for supplying and gasifying biomass, and cooling means for cooling gas gasified in the biomass gasifier, A biomass gasification system comprising: a gas purification means for purifying the cooled product gas; and a CO shift reactor for adjusting the composition of H 2 and CO gas in the gas purified gas, wherein the gas purification means Refines the gas and removes the water in the gas, so the high-temperature steam obtained by heat recovery of the removed water is supplied to the biomass gasification furnace. The system efficiency of the gasification system is improved.
【００７１】第２の発明は、第１の発明において、上記
ガス精製手段が、水散布手段とアルカリ水散布手段とか
らなり、上記水散布後の排水を除去した水と共に熱回収
するので、燃焼酸化剤の一部として高温水蒸気を用いる
ことができる。また、水散布では、冷却・水分回収がな
され、アルカリ水散布では、酸性ガスを除去し、後流側
での各種装置及び配管設備での腐蝕等による劣化を防止
することができる。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the gas refining means comprises a water spraying means and an alkaline water spraying means, and recovers heat together with the water from which the wastewater after the water spraying has been removed. High-temperature steam can be used as a part of the oxidizing agent. In water spraying, cooling and water recovery are performed. In alkaline water spraying, acid gas is removed, and deterioration due to corrosion or the like in various devices and piping equipment on the downstream side can be prevented.
【００７２】第３の発明は、第１の発明において、上記
冷却手段とガス精製手段と間にガス／ガス熱交換手段を
介装したので、熱交換により、熱の有効利用を図ること
ができる。According to a third aspect of the present invention, in the first aspect, the gas / gas heat exchange means is interposed between the cooling means and the gas purification means, so that heat can be effectively used by heat exchange. .
【００７３】第４の発明は、第１の発明において、上記
ガス精製したガスが上記ＣＯシフト反応装置を迂回する
ガスバイパスラインを介装したので、所望の生成ガスを
任意に得ることができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect, the gas-purified gas is provided through a gas bypass line bypassing the CO shift reactor, so that a desired product gas can be arbitrarily obtained.
【００７４】第５の発明は、第４の発明において、上記
ガスバイパスライン出口側にガス組成を測定するセンサ
を介装したので、所望のガス組成の調整が容易となる。According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect, a sensor for measuring a gas composition is interposed at the gas bypass line outlet side, so that a desired gas composition can be easily adjusted.
【００７５】第６の発明は、第１乃至５のいずれか一の
発明において、上記ガス精製手段とＣＯシフト反応装置
との間にガス中の微量成分を除去する装置を介装したの
で、ガス中の微量のＳ成分等が除去され、ＣＯシフト反
応装置で使用する触媒の被毒を防止することができる。According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, a device for removing trace components in the gas is interposed between the gas purification means and the CO shift reactor. A trace amount of S component and the like are removed, and poisoning of the catalyst used in the CO shift reactor can be prevented.
【００７６】第７の発明は、第１乃至６のいずれか一の
発明において、上記ガス化したガスを利用するアルコー
ル合成装置、ガスタービン又はガスエンジンのいずれか
を備えたので、バイオマスによる生成ガスを有効利用す
ることができる。According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, since any one of the alcohol synthesizing apparatus, the gas turbine, and the gas engine using the gasified gas is provided, the gas produced from biomass is provided. Can be used effectively.
【００７７】第８の発明は、第１乃至６のいずれか一の
バイオマスのガス化システムと、上記ガスの圧力を向上
させるブースタ装置と、上記昇圧されたガスをメタノー
ル合成温度まで加熱する再生熱交換手段と、上記加熱さ
れたガス中のＨ2 とＣＯとからメタノールを合成するメ
タノール合成装置とからなり、上記ガス精製手段で除去
された水を用い、上記メタノール合成で発生した熱を熱
回収し、次いで上記冷却手段へ導入して熱回収して高温
水蒸気とし、得られた高温水蒸気をバイオマスガス化炉
に供給するので、燃焼酸化剤の一部として高温水蒸気を
用いることができ、ガス化システムのシステム効率が向
上する。According to an eighth aspect of the present invention, there is provided a biomass gasification system according to any one of the first to sixth aspects, a booster device for increasing the pressure of the gas, and a regeneration heat for heating the pressurized gas to a methanol synthesis temperature. Exchange means, and a methanol synthesizing apparatus for synthesizing methanol from H 2 and CO in the heated gas, using the water removed by the gas purifying means to recover heat generated in the methanol synthesis. Then, it is introduced into the cooling means and heat is recovered to obtain high-temperature steam, and the obtained high-temperature steam is supplied to the biomass gasification furnace. Therefore, high-temperature steam can be used as a part of the combustion oxidant, The system efficiency of the system is improved.
【００７８】第９の発明は、第８の発明において、上記
ＣＯシフト反応装置とブースタ装置との間に脱ＣＯ2 装
置を介装したので、メタノール合成のために昇圧する際
に圧力条件を下げることができると共に、不要な水分が
除去され、アルコール合成の収率が向上する。According to a ninth aspect of the present invention, in the eighth aspect, since a CO 2 removal device is interposed between the CO shift reactor and the booster, the pressure condition is reduced when the pressure is increased for methanol synthesis. In addition, unnecessary water is removed, and the yield of alcohol synthesis is improved.
【００７９】第１０の発明は、第８の発明において、上
記ＣＯシフト反応装置と脱ＣＯ2 装置との間に熱交換手
段を介装したので、熱交換により、熱の有効利用を図る
ことができる。According to a tenth aspect, in the eighth aspect, a heat exchange means is interposed between the CO shift reaction device and the CO 2 removal device, so that heat can be effectively used by heat exchange. it can.
【００８０】第１１の発明は、第８の発明において、上
記ブースタ装置と再生熱交換器との間、又は再生熱交換
器とメタノール合成装置との間のいずれか一方又は両方
に、吸着塔又はガードカラムを介装してなるので、メタ
ノール合成装置の触媒の被毒が防止される。An eleventh invention is directed to the eleventh invention according to the eighth invention, wherein one or both of the booster device and the regenerative heat exchanger or the regenerative heat exchanger and the methanol synthesis device are provided with an adsorption tower or a regenerator. Since the guard column is interposed, poisoning of the catalyst of the methanol synthesis device is prevented.
【００８１】第１２の発明は、第８の発明において、上
記メタノール合成装置からのガスを気液分離し、該分離
された気体中のＨ2 を水素分離装置で分離し、該分離さ
れたＨ2 を再生熱交換器の前段若しくは後段側に戻すの
で、再循環させるガス中のＨ 2 の比率を上げることがで
き、メタノール合成効率が向上する。The twelfth invention is the eighth invention according to the eighth invention.
The gas from the methanol synthesizer is separated into gas and liquid,
H in the gasTwoIs separated by a hydrogen separator, and the separated
HTwoTo the upstream or downstream side of the regenerative heat exchanger.
The H in the gas to be recirculated TwoCan increase the ratio of
The efficiency of methanol synthesis is improved.
【００８２】第１３の発明は、第８の発明において、上
記メタノール合成装置が複数段の触媒層からなる合成塔
とすると共に、該合成塔を少なくとも２系統設けてなる
ので、交互に使用することで連続してメタノール合成が
可能となる。According to a thirteenth aspect, in the eighth aspect, the methanol synthesizing apparatus is a synthesis tower comprising a plurality of catalyst layers, and at least two synthesis towers are provided. Enables continuous methanol synthesis.
【００８３】第１４の発明は、第８の発明において、上
記合成塔の入口側の触媒層をガードカラムとしてなるの
で、触媒層全体の被毒が防止される。According to a fourteenth aspect, in the eighth aspect, the catalyst layer on the inlet side of the synthesis tower serves as a guard column, thereby preventing the entire catalyst layer from being poisoned.
【００８４】第１５の発明は、第１４のメタノール合成
システムを用い、メタノール合成の際に、第１の合成塔
と第２の合成塔とを交互に使用し、一方の合成塔を使用
する間に、他方の合成塔の複数段触媒層の内、ガス入口
側の第１段目の触媒層を抜き取りし、次いで第２段目の
触媒層を第１段目にすると共に、最終段目に新規触媒層
を設置するので、劣化部分を順次取り替えることができ
る。また、２段目の触媒層が第１段目の触媒層となるの
で、触媒活性が常に良好に維持され、良好なメタノール
合成が可能となる。The fifteenth invention uses the fourteenth methanol synthesis system, wherein the first synthesis tower and the second synthesis tower are used alternately during methanol synthesis, and one of the synthesis towers is used. Then, the first catalyst layer on the gas inlet side among the multiple catalyst layers of the other synthesis tower is extracted, and then the second catalyst layer is converted into the first catalyst layer, and the final catalyst layer is changed into the last catalyst layer. Since a new catalyst layer is provided, the deteriorated portion can be replaced sequentially. In addition, since the second-stage catalyst layer becomes the first-stage catalyst layer, the catalytic activity is always maintained satisfactorily, and good methanol synthesis becomes possible.
【図１】第１の実施の形態にかかるバイオマスのガス化
システムの概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a biomass gasification system according to a first embodiment.
【図２】第１の実施の形態にかかるバイオマスのガス化
システムの概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a biomass gasification system according to the first embodiment.
【図３】第２の実施の形態にかかるバイオマスのガス化
システムの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of a biomass gasification system according to a second embodiment.
【図４】第３の実施の形態にかかるバイオマスのガス化
システムの概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of a biomass gasification system according to a third embodiment.
【図５】第４の実施の形態にかかるバイオマスのメタノ
ール合成システムの概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of a biomass methanol synthesis system according to a fourth embodiment.
【図６】第５の実施の形態にかかるバイオマスのメタノ
ール合成システムの概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of a biomass methanol synthesis system according to a fifth embodiment.
【図７】第６の実施の形態にかかるバイオマスのメタノ
ール合成システムの概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a biomass methanol synthesis system according to a sixth embodiment.
【図８】第７の実施の形態にかかるバイオマスのメタノ
ール合成システムの概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram of a biomass methanol synthesis system according to a seventh embodiment.
【図９】第７の実施の形態にかかるメタノール合成装置
の概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram of a methanol synthesis device according to a seventh embodiment.
１０ バイオマスガス化システム １１ バイオマス １２ 燃焼酸化剤 １３ バイオマスガス化炉 １４ 生成ガス １５ 冷却器 １６ ガス精製手段 １７ ＣＯシフト反応装置 １８ 除去水 ２０ 精製ガス ２１ ガス／ガス熱交換器 ２２ ガスバイパスライン ２３ａ，２３ｂ 弁 ２４ センサ ２５ フィルタ ２６ 熱交換器 ２７ 供給水 ２８ 脱ＣＯ2 装置 ３１ ブースタ装置 ３２ 再生熱交換器 ３３ メタノール合成装置 ３４ 生成ガス ３５ メタノール ３６ 排ガス ３７ 気液分離装置 ３８ 第１の熱交換器 ３９ 第２の熱交換器 ４０ 高温水蒸気 ４１ 第１の吸着塔又はガードカラム ４２ 第２の吸着塔又はガードカラム ５１ 水素（Ｈ2 ）分離装置 ６１ メタノール合成装置 ６２ 第１の合成塔 ６３ 第２の合成塔 ６４ａ，６４ｂ，６５ａ，６５ｂ 弁 １００ アルコール合成システム １０１ ガスタービン（Ｇ／Ｔ） １０２ ガスエンジンDESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Biomass gasification system 11 Biomass 12 Combustion oxidizer 13 Biomass gasification furnace 14 Product gas 15 Cooler 16 Gas purification means 17 CO shift reactor 18 Removal water 20 Purified gas 21 Gas / gas heat exchanger 22 Gas bypass line 23a, 23b Valve 24 Sensor 25 Filter 26 Heat exchanger 27 Supply water 28 De-CO 2 device 31 Booster device 32 Regenerative heat exchanger 33 Methanol synthesis device 34 Product gas 35 Methanol 36 Exhaust gas 37 Gas-liquid separation device 38 First heat exchanger 39 Second heat exchanger 40 High-temperature steam 41 First adsorption tower or guard column 42 Second adsorption tower or guard column 51 Hydrogen (H 2 ) separation device 61 Methanol synthesis device 62 First synthesis column 63 Second synthesis Tower 64a, 64b, 65a, 65b Valve 100 al Coal synthesis system 101 Gas turbine (G / T) 102 Gas engine
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ１０Ｋ 1/12 Ｃ１０Ｋ 1/12 3/00 3/00 (72)発明者 松本 慎治 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 太田 英明 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 小林 由則 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 石井 弘実 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 有賀 健 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 古屋 孝明 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 小林 一登 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 加幡 達雄 東京都千代田区丸の内二丁目５番１号 三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 竹内 善幸 広島県広島市西区観音新町四丁目６番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 篠田 克彦 長崎県長崎市深堀町五丁目717番１号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 Ｆターム(参考） 4H006 AA02 AA04 AC29 AC41 BA19 BC10 BC11 BC13 BD84 BE20 BE40 4H039 CA60 CB10 CL45 4H060 AA08 BB04 BB05 BB11 BB23 BB24 BB25 CC03 CC18 DD05 DD24 FF07 FF11 GG01 GG08──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C10K 1/12 C10K 1/12 3/00 3/00 (72) Inventor Shinji Matsumoto Fukahori-cho, Nagasaki-city, Nagasaki Prefecture 5-717-1 in the Nagasaki Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Hideaki Ota 5-717-1, Fukahori-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki Mitsui Heavy Industries, Ltd. 2-5-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Hiromi Ishii 2-5-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsui Heavy Industries, Ltd. (72) Ken Takeshi Ariga 2-5-1, Marunouchi-ku, Sanishi Heavy Industries, Ltd. (72) Inventor Takaaki Furuya 2-5-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Sanishi Heavy Industries, Ltd. (72) Akiba Kotobayashi Kazuto Kobayashi 2-5-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Inventor Yoshiyuki Takeuchi 4-6-22 Kanon Shinmachi, Nishi-ku, Hiroshima City, Hiroshima Prefecture Inside the Hiroshima Research Laboratory, Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. In-house F term (reference) 4H006 AA02 AA04 AC29 AC41 BA19 BC10 BC11 BC13 BD84 BE20 BE40 4H039 CA60 CB10 CL45 4H060 AA08 BB04 BB05 BB11 BB23 BB24 BB25 CC03 CC18 DD05 DD24 FF07 FF11 GG01 GG08
Claims (15)
マスガス化炉と、 上記バイオマスガス化炉でガス化したガスを冷却する冷
却手段と、 上記冷却した生成ガスを精製するガス精製手段と、 上記ガス精製したガス中のＨ2 とＣＯガスの組成を調整
するＣＯシフト反応装置とからなるバイオマスのガス化
システムであって、 上記ガス精製手段がガスを精製すると共にガス中の水分
を除去することを特徴とするバイオマスのガス化システ
ム。1. A biomass gasifier for supplying and gasifying biomass, a cooling means for cooling gas gasified by the biomass gasifier, a gas purification means for purifying the cooled product gas, A biomass gasification system comprising a CO shift reactor for adjusting the composition of H 2 and CO gas in a gas purified gas, wherein the gas purification means purifies the gas and removes moisture in the gas. A biomass gasification system characterized by the following.
とからなり、上記水散布後の排水を除去した水と共に熱
回収することを特徴とするバイオマスのガス化システ
ム。2. The biomass gas according to claim 1, wherein the gas purifying means comprises a water spraying means and an alkaline water spraying means, and recovers heat together with water from which wastewater after the water spraying has been removed. System.
段を介装したことを特徴とするバイオマスのガス化シス
テム。3. The biomass gasification system according to claim 1, wherein a gas / gas heat exchange unit is interposed between the cooling unit and the gas purification unit.
するガスバイパスラインを介装したことを特徴とするバ
イオマスのガス化システム。4. The biomass gasification system according to claim 1, wherein the gas purified gas is provided via a gas bypass line that bypasses the CO shift reactor.
ンサを介装したことを特徴とするバイオマスのガス化シ
ステム。5. The biomass gasification system according to claim 4, wherein a sensor for measuring a gas composition is interposed at an outlet side of the gas bypass line.
の微量成分を除去するフィルタを介装したことを特徴と
するバイオマスのガス化システム。6. The biomass gas according to claim 1, wherein a filter for removing trace components in the gas is interposed between the gas purification means and the CO shift reactor. System.
スタービン又はガスエンジンのいずれかを備えたことを
特徴とするバイオマスのガス化システム。7. The biomass gasification system according to claim 1, further comprising any one of an alcohol synthesis device, a gas turbine, and a gas engine using the gasified gas.
スのガス化システムと、 上記ガスの圧力を向上させるブースタ装置と、上記昇圧
されたガスをメタノール合成温度まで加熱する再生熱交
換手段と、上記加熱されたガス中のＨ2 とＣＯとからメ
タノールを合成するメタノール合成装置とからなり、 上記ガス精製手段で除去された水を用い、上記メタノー
ル合成で発生した熱を熱回収し、次いで上記冷却手段へ
導入して熱回収して高温水蒸気とし、得られた高温水蒸
気をバイオマスガス化炉に供給することを特徴とするバ
イオマスのメタノール合成システム。8. A biomass gasification system according to any one of claims 1 to 6, a booster device for increasing the pressure of the gas, and a regenerative heat exchange means for heating the pressurized gas to a methanol synthesis temperature. A methanol synthesizer for synthesizing methanol from H 2 and CO in the heated gas, using the water removed by the gas purification means to recover heat generated in the methanol synthesis, A biomass methanol synthesis system, wherein the system is supplied to the cooling unit to recover heat and convert the high-temperature steam into high-temperature steam. The obtained high-temperature steam is supplied to a biomass gasification furnace.
2 装置を介装したことを特徴とするバイオマスのメタノ
ール合成システム。9. The method according to claim 8, wherein CO is removed between the CO shift reactor and the booster.
A biomass methanol synthesis system comprising two devices.
手段を介装したことを特徴とするバイオマスのメタノー
ル合成システム。10. The biomass methanol synthesis system according to claim 8, wherein a heat exchange means is interposed between the CO shift reaction device and the CO 2 removal device.
換器とメタノール合成装置との間のいずれか一方又は両
方に、吸着塔又はガードカラムを介装してなることを特
徴とするバイオマスのメタノール合成システム。11. The adsorption column or the guard column according to claim 8, wherein one or both of the booster device and the regenerative heat exchanger or the regenerative heat exchanger and the methanol synthesizing device are interposed. A biomass methanol synthesis system, comprising:
離された気体中のＨ2を水素分離装置で分離し、該分離
されたＨ2 を再生熱交換器の前段側に戻すことを特徴と
するバイオマスのメタノール合成システム。12. The method according to claim 8, wherein the gas from the methanol synthesizing unit is subjected to gas-liquid separation, H 2 in the separated gas is separated by a hydrogen separation unit, and the separated H 2 is subjected to regeneration heat exchange. A biomass methanol synthesis system characterized by returning to the front stage of a vessel.
塔とすると共に、該合成塔を少なくとも２系統設けてな
ることを特徴とするバイオマスのメタノール合成システ
ム。13. The biomass methanol synthesizing system according to claim 8, wherein the methanol synthesizing device is a synthesizing column including a plurality of catalyst layers, and at least two synthesizing columns are provided.
ことを特徴とするバイオマスのメタノール合成システ
ム。14. The biomass methanol synthesis system according to claim 8, wherein the catalyst layer on the inlet side of the synthesis tower serves as a guard column.
を用い、 メタノール合成の際に、第１の合成塔と第２の合成塔と
を交互に使用し、一方の合成塔を使用する間に、他方の
合成塔の複数段触媒層の内、ガス入口側の第１段目の触
媒層を抜き取りし、次いで第２段目の触媒層を第１段目
にすると共に、最終段目に新規触媒層を設置することを
特徴とするバイオマスのメタノール合成方法。15. The method according to claim 14, wherein the first and second synthesis towers are used alternately during methanol synthesis, and one of the synthesis towers is used while the other is used. The first catalyst layer on the gas inlet side is extracted from the multistage catalyst layers of the synthesis tower, and then the second catalyst layer is set to the first stage, and the new catalyst layer is set to the last stage. A method for synthesizing methanol in biomass, comprising:
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