JP2012140346A - 植物系バイオマスの熱分解方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明により、バイオマスを第1の加熱温度で加熱する第1加熱工程と、第1加熱工程で得られたガス化物またはバイオマス残渣のいずれかを、第1の加熱温度よりも高い第2の加熱温度で加熱する第2加熱工程を含む、植物系バイオマスを熱分解する方法が提供される。本発明の方法によれば、植物系バイオマスからフェノール類などの有用な有機化合物を加熱処理のみによって取り出すことが可能となる。
【選択図】図1
Description
バイオマスを第1の加熱温度で加熱する第1加熱工程と、
第1加熱工程で得られたガス化物またはバイオマス残渣のいずれかを、第1の加熱温度よりも高い第2の加熱温度で加熱する第2加熱工程
を含む、前記方法。
(6)第1加熱工程でバイオマスを280〜320℃の範囲の第1の加熱温度で加熱し、第1加熱工程で得られたガス化物を600〜800℃の範囲の第2の加熱温度で加熱してヘミセルロース由来の分解物を得る、(1)〜(5)のいずれかに記載の方法。
(7)ヘミセルロース由来の分解物が少なくともフランを含む、(6)に記載の方法。
(i)植物系バイオマスから第1加熱工程(A)を経てバイオマス残渣(a2)を得て、それを第2加熱工程(C)に付してガス化物(c1)を得る手順、
(ii)植物系バイオマスから第1加熱工程(A)を経てバイオマス残渣(a2)を得て、それを第2加熱工程(C)に付してさらに生じたバイオマス残渣(c2)を第3加熱工程(D)に付してガス化物(d1)を得る手順、および
(iii)植物系バイオマスから第1加熱工程(A)を経てガス化物(a1)を得て、それを第2加熱工程(B)に付して生成物(b1)を得る手順
は、全てを並行して行ってもよく、あるいは1つまたは2つの特定の手順のみを行ってもよい。
スギを500℃で熱分解し、生じた揮発成分のGC/MS測定を行った。使用した測定装置は以下のとおりである。
パイロライザー:PY−2020iD(フロンティアラボ製)
GC/MS :GCMS−QP2010(島津製作所製)
カラム :DB−17(アジレント・テクノロジー製)
スギの熱分解挙動を分析するために熱重量測定(TG測定)を行った。50℃/分で昇温し、370℃でホールドした際のスギ試料の重量減少率の推移を図3に示す。スギ試料の重量は約280℃付近から減少を開始し、370℃に到達したのち約2分程度で減少速度が低下し、この時点で残渣重量は当初重量の3割程度であった。このことから、スギ試料の熱分解では約5分間で揮発成分が殆ど抜けることがわかった。
スギの熱分解を2段階の温度で行い、生じた揮発成分のGC/MS測定を行った。使用した測定装置は上記1−1と同じである。370℃に設定したパイロライザーの加熱炉(ヘリウム雰囲気)にスギ試料を5分間入れた。その後、スギ試料を一旦加熱炉より引き上げて室温に戻した。加熱炉を500℃にセットし、試料を再び加熱炉に入れ、5分間保持した。それぞれの温度で生じた揮発成分をGC/MSで測定した。得られたチャートを図4に示す。370℃で揮発した成分にはヘミセルロース由来およびセルロース由来の分解物が多く含まれていた。一方、500℃で揮発した成分にはリグニン由来の分解物(フェノール類)が多く含まれていた。図4のチャートを図2のチャートと比較すると、直接500℃に加熱した場合と比較して、370℃で保持した後500℃で加熱した場合では、ヘミセルロース由来およびセルロース由来の分解物が減少しているのがわかる(図4中、破線で囲んだ領域AおよびBを参照)。
試料をヒノキに変えた以外は上記1−1と同様にして、生成した揮発成分をGC/MSにて測定した。測定により得られたチャートを図5に示す。スギ試料と同様に、セルロース、ヘミセルロースおよびリグニンのそれぞれに由来する分解物が多数含まれていた。
試料をヒノキに変えた以外は上記1−3と同様にしてGC/MS測定を行った。370℃と500℃のそれぞれの温度で生じた揮発成分をGC/MSで測定し得られたチャートを図6に示す。スギ試料と同様に、370℃で揮発した成分にはヘミセルロース由来およびセルロース由来の分解物が多く含まれていた。一方、500℃で揮発した成分にはリグニン由来の分解物(フェノール類)が多く含まれていた。図6のチャートを図5のチャートと比較すると、直接500℃に加熱した場合と比較して、370℃で保持した後500℃で加熱した場合では、ヘミセルロース由来およびセルロース由来の分解物が減少しているのがわかる(図6中、破線で囲んだ領域AおよびBを参照)。
ヒノキを270℃または330℃で熱分解し、生じた揮発成分のGC/MS測定を行った。測定条件等は上記1−1と同様とした。測定により得られたチャートを図7に示す。270℃では温度が低すぎるため熱分解物のピークは観測されなかった。一方、330℃ではヘミセルロース由来の熱分解物のみならず、セルロース由来のヒドロキシメチルフルフラールまで生成していることがわかった。ヘミセルロース由来の熱分解物を得る温度域としては280〜320℃が好適であることがわかった。
2つの加熱ゾーンを有する管状炉(図8参照)の前段部にヒノキ試料(約0.1g)をセットし、300℃、ヘリウム雰囲気下で加熱した際に生成したガス化物を、後段部の加熱部(二次分解反応炉)で更に加熱(600℃、650℃、670℃または800℃)して熱分解させ、得られた分解物をGPCにより分析した。GPC分析により得られたチャートを図9に示す。チャート中の「300−600」の表示は、前段部の加熱を300℃で行い、後段部の加熱を600℃で行った場合のチャートであることを意味する(他についても同様)。チャート中、フランおよび水に対応するピークは、それぞれ、「300−800」のチャートにおいて矢印で示した位置に出現している。フラン量論生成量に対する回収率は下記表2のとおりであった。
ユーカリの熱分解を3段階の温度で行い、生じた揮発成分のGC/MS測定を行った。使用した測定装置は上記1−1と同じである。370℃に設定したパイロライザーの加熱炉(ヘリウム雰囲気)にユーカリ試料を5分間入れた。その後、ユーカリ試料を一旦加熱炉より引き上げて室温に戻した。加熱炉を500℃にセットし、試料を再び加熱炉に入れて5分間保持した。同様に、ユーカリ試料を一旦引き上げた後、加熱炉を600℃にセットし、試料を再び加熱炉に入れて5分間保持した。それぞれの温度で生じた揮発成分をGC/MSで測定した。得られたチャートを図10に示す。370℃→500℃→600℃と3段階の温度で熱分解した場合、600℃ではフェノールおよびクレゾールを主成分とする熱分解物が生成することがわかった。
パーム核殻の熱分解を2段階の温度(500℃→600℃)または3段階の温度(350℃→500℃→600℃)で行い、生じた揮発成分のGC/MS測定を行った。使用した測定装置は上記1−1と同じである。2段階または3段階の温度による熱分解の手順は上記1−3および3−1と同様である。得られたチャートを図11および図12にそれぞれ示す。500℃→600℃の2段階で熱分解を行い、低温での熱分解工程を経なかった場合、600℃での熱分解でフェノールおよびクレゾールのピークが殆ど観測されなかった。一方、比較的低温である350℃での熱分解を含む350℃→500℃→600℃の3段階で熱分解を行った場合では、600℃での熱分解でフェノールおよびクレゾールのピークが観測された。
Claims (7)
- 植物系バイオマスを熱分解することにより有用な有機化合物を得る方法であって、
バイオマスを第1の加熱温度で加熱する第1加熱工程と、
第1加熱工程で得られたガス化物またはバイオマス残渣のいずれかを、第1の加熱温度よりも高い第2の加熱温度で加熱する第2加熱工程
を含む、前記方法。 - 第1加熱工程で植物系バイオマスを400℃以下の第1の加熱温度で加熱し、第2加熱工程でバイオマス残渣を500℃以上の第2の加熱温度で加熱してリグニン由来分解物を得る、請求項1に記載の方法。
- 第2加熱工程で、第1加熱工程で得られたバイオマス残渣を加熱し、さらに生じたバイオマス残渣を第2の加熱温度よりも高い第3の加熱温度で加熱する第3加熱工程をさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
- 第1の加熱温度が400℃以下、第2の加熱温度が500〜600℃の範囲であり、第3加熱工程でバイオマス残渣を600℃以上の第3の加熱温度で加熱してリグニン由来分解物を得る、請求項3に記載の方法。
- リグニン由来分解物が少なくともフェノールまたはクレゾールを含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 第1加熱工程でバイオマスを280〜320℃の範囲の第1の加熱温度で加熱し、第1加熱工程で得られたガス化物を600〜800℃の範囲の第2の加熱温度で加熱してヘミセルロース由来の分解物を得る、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。
- ヘミセルロース由来の分解物が少なくともフランを含む、請求項6に記載の方法。
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KR20200020518A (ko) * | 2018-08-17 | 2020-02-26 | 서울시립대학교 산학협력단 | 목재 또는 리그닌의 재활용 장치 및 이를 이용하여 목재 또는 리그닌으로부터 페놀을 생산하는 방법 |
CN111849526B (zh) * | 2020-07-22 | 2021-03-23 | 中国电力工程顾问集团西北电力设计院有限公司 | 一种热解生物质联产焦炭和苯酚的方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002530513A (ja) * | 1998-11-24 | 2002-09-17 | ザ ユニバーシティー オブ メルボルン | 低分子量フェノール類、フルフラール、フルフリルアルコールおよび/またはセルロースもしくはセルロースに富む残渣の回収方法 |
JP2003147365A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-05-21 | Inst Fr Petrole | 固形供給物の熱変換から得られるガスから可燃性ガスを製造する方法およびプラント |
JP2003212797A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-07-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | バイオマス熱分解タールからの含酸素化合物の回収方法 |
JP2004300419A (ja) * | 2003-03-19 | 2004-10-28 | Jgc Corp | 改質ろ液の製造方法および該製造方法で得られる改質ろ液 |
JP2005272569A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Nippon Steel Corp | 木質系バイオマスを用いた高炉用コークスの製造方法 |
WO2010102145A1 (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-10 | Washington State University | Systems and processes for producing bio-fuels from lignocellulosic materials |
WO2010130988A1 (en) * | 2009-05-11 | 2010-11-18 | Aston University | Staged biomass pyrolysis process and apparatus |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002530513A (ja) * | 1998-11-24 | 2002-09-17 | ザ ユニバーシティー オブ メルボルン | 低分子量フェノール類、フルフラール、フルフリルアルコールおよび/またはセルロースもしくはセルロースに富む残渣の回収方法 |
JP2003147365A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-05-21 | Inst Fr Petrole | 固形供給物の熱変換から得られるガスから可燃性ガスを製造する方法およびプラント |
JP2003212797A (ja) * | 2002-01-15 | 2003-07-30 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | バイオマス熱分解タールからの含酸素化合物の回収方法 |
JP2004300419A (ja) * | 2003-03-19 | 2004-10-28 | Jgc Corp | 改質ろ液の製造方法および該製造方法で得られる改質ろ液 |
JP2005272569A (ja) * | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Nippon Steel Corp | 木質系バイオマスを用いた高炉用コークスの製造方法 |
WO2010102145A1 (en) * | 2009-03-04 | 2010-09-10 | Washington State University | Systems and processes for producing bio-fuels from lignocellulosic materials |
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JPN7014002068; DE WILD P J ET AL: 'Biomass valorisation by staged degasification. A new pyrolysis-based thermochemical conversion optio' JOURNAL OF ANALYTICAL AND APPLIED PYROLYSIS vol. 85, no. 1-2, 20090501, pages 124-133, ELSEVIER BV * |
JPN7014002069; PRINS M J ET AL: 'More efficient biomass gasification via torrefaction' ENERGY vol. 31, no. 15, 20061201, pages 3458-3470 * |
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