JP2013112802A - Device for producing biomass-thermal-decomposition oil and method for producing the same - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for producing biomass-thermal-decomposition oil, the device recovering carbon from biomass at a high yield and requiring no drying of a raw material; and to provide a method for producing the same.SOLUTION: The device for producing biomass-thermal-decomposition oil includes: a means which kneads biomass, a carbon material and water together to produce a biomass raw material, and sends by means of pressure, the biomass raw material to a microwave reaction tube which is formed with a microwave-unabsorbable material and has a pressure-controlling means, and then heats the biomass raw material in the microwave reaction tube at a temperature range of 120-347°C in a microwave heater to produce crude biomass-thermal-decomposition oil; a condensation means which discharges the crude biomass-thermal-decomposition oil to a solid-liquid separator from a pressure controller to condense the biomass-thermal-decomposition oil, the condensation means being provided to connect it to the gas outlet of the solid-liquid separator; and a separation means which separates the biomass-thermal-decomposition oil from the solid carbon material.

Description

本発明は、バイオマス熱分解オイルの製造装置及び製造方法に係り、より詳しくは、バイオマスと水とをマイクロ波加熱装置を用い熱分解してバイオマス熱分解オイルを製造し、製造したバイオマス熱分解オイルを連続的にガス化させるバイオマス熱分解オイルの製造装置及び製造及方法に関する。   The present invention relates to a biomass pyrolysis oil production apparatus and production method, and more specifically, biomass pyrolysis oil produced by pyrolyzing biomass and water using a microwave heating apparatus, and produced biomass pyrolysis oil The present invention relates to an apparatus and a method for producing biomass pyrolysis oil that continuously gasifies gas.

石炭、石油、又は天然ガスのような化石燃料の代替として、バイオマスを燃料あるいは工業用原料として利用する方法の開発が進められている。
バイオマスを燃料或いは工業原料として利用するためには、固体のバイオマスを液体または気体に変換することが重要である。
As an alternative to fossil fuels such as coal, oil, or natural gas, developments are underway to utilize biomass as fuel or industrial feedstock.
In order to use biomass as a fuel or industrial raw material, it is important to convert solid biomass into liquid or gas.

固体燃料から工業原料を製造するためのアプローチとしては、石炭を水蒸気の存在下に不完全燃焼させて一酸化炭素と水素を含む「水性ガス」を製造する方法が、石炭化学の基礎反応として19世紀から20世紀前半にかけて確立された。ドイツにおいて、第2次世界大戦中には石炭から航空機燃料が製造され、南アフリカ連邦共和国において、アパルトヘイトによる石油禁輸中にガソリンが製造されたこともある。   As an approach for producing industrial raw materials from solid fuel, a method of producing “water gas” containing carbon monoxide and hydrogen by incomplete combustion of coal in the presence of steam is a basic reaction in coal chemistry. Established from the first century to the first half of the 20th century. In Germany, aviation fuel was produced from coal during World War II, and in South Africa, gasoline was produced during the oil embargo by apartheid.

水性ガスを製造する反応をバイオマスに応用して、バイオマスから合成ガスを製造し、燃料や工業原料を製造することが試みられている。例えば、バイオマスから水素と一酸化炭素を含む水性ガスを製造する際に、生成するタールを分解するために用いる、ペロブスカイト型型複合酸化物に金属を担持した触媒が開示されている(例えば特許文献1を参照)。バイオマスから製造した水性ガスから、メタノール(例えば特許文献2を参照)、エタノール、ジメチルエーテル(例えば特許文献3を参照)等を製造する方法は、既に開示されている。
現在でも、「水性ガス」は、バイオマスから工業原料を製造するために有望な共通原料とみなすことができる。
Attempts have been made to apply a reaction for producing water gas to biomass, to produce synthesis gas from biomass, and to produce fuel and industrial raw materials. For example, a catalyst in which a metal is supported on a perovskite-type complex oxide, which is used to decompose tar generated when producing an aqueous gas containing hydrogen and carbon monoxide from biomass, is disclosed (for example, Patent Documents). 1). Methods for producing methanol (see, for example, Patent Document 2), ethanol, dimethyl ether (see, for example, Patent Document 3) and the like from water gas produced from biomass have already been disclosed.
Even now, “water gas” can be regarded as a promising common raw material for producing industrial raw materials from biomass.

なお、「水性ガス」は、狭義には、コークスなどの炭素化合物と水蒸気を900℃以上で反応させて得られる水素ガスと一酸化炭素を含む混合ガス(合成ガスともいう)のことを指すが、本発明では水素ガスと一酸化炭素とを含む混合ガスを「水性ガス」と称するものとする。本発明では、後述するように、炭素化合物と水蒸気との反応で生成した混合ガスから水性ガスを製造し、水素ガスと一酸化炭素それぞれを膜分離装置を用いて別個の取り出し、成分比を調整後混合して「水性ガス」として用いる。   Note that the “water gas” in a narrow sense refers to a mixed gas (also referred to as synthesis gas) containing hydrogen gas and carbon monoxide obtained by reacting a carbon compound such as coke with water vapor at 900 ° C. or higher. In the present invention, a mixed gas containing hydrogen gas and carbon monoxide is referred to as “water gas”. In the present invention, as will be described later, water gas is produced from a mixed gas generated by the reaction of a carbon compound and water vapor, and hydrogen gas and carbon monoxide are separately taken out using a membrane separator, and the component ratio is adjusted. After mixing, it is used as “water gas”.

水性ガスを製造する従来法は、反応温度が900℃以上で行われるため、反応温度を保つためにバイオマスの一部を燃料として使用しなければならなかった。このために水性ガスの反応収率が低下するという問題点があった。また、水性ガス反応は、基本的には不完全燃焼反応なので、反応が不安定で制御が難しく、特に生成する一酸化炭素と水素の混合比率の調整が困難であるという問題点があった。   Since the conventional method for producing water gas is performed at a reaction temperature of 900 ° C. or higher, part of the biomass has to be used as a fuel in order to maintain the reaction temperature. For this reason, there has been a problem that the reaction yield of the water gas is lowered. In addition, since the water gas reaction is basically an incomplete combustion reaction, the reaction is unstable and difficult to control. In particular, it is difficult to adjust the mixing ratio of carbon monoxide and hydrogen to be generated.

近年の技術として、バイオマスをマイクロ波加熱装置で加熱して炭素材料を製造する方法が提案されている(例えば特許文献4を参照)。また、マイクロ波加熱装置を使用して炭素材料から「水性ガス」を製造する方法が報告されている(例えば特許文献5を参照)。しかし、これらの方法もマイクロ波加熱装置で使用するエネルギー量が大きいために炭素収率及びエネルギー回収率が低く、この方法は経済的理由で工業化できないと言われている。
バイオマスから「水性ガス」を工業的に製造する方法は、まだ確立されていない。
As a recent technology, a method for producing a carbon material by heating biomass with a microwave heating apparatus has been proposed (see, for example, Patent Document 4). In addition, a method for producing “water gas” from a carbon material using a microwave heating apparatus has been reported (see, for example, Patent Document 5). However, since these methods also use a large amount of energy in the microwave heating apparatus, the carbon yield and the energy recovery rate are low, and it is said that this method cannot be industrialized for economic reasons.
A method for industrially producing “water gas” from biomass has not yet been established.

木質バイオマスを高温高圧の熱水で処理し、含まれるセルロースを加水分解してグルコースを製造し、グルコースから発酵法によってバイオエタノールを製造する方法において、バイオマスから製造した固体酸触媒を用いてセルロースを加水分解する方法が開示されている(例えば引用文献6を参照)。しかし、この方法は、加水分解速度を促進するすることはできても、エタノールの収率を工業的実用段階まで上げることはできていない。   In a method of treating woody biomass with hot water at high temperature and high pressure, hydrolyzing the cellulose contained therein to produce glucose, and producing bioethanol by fermentation from glucose, cellulose is produced using a solid acid catalyst produced from biomass. A method for hydrolysis is disclosed (see, for example, cited document 6). However, although this method can accelerate the hydrolysis rate, it cannot raise the yield of ethanol to the industrial practical level.

バイオマス等を工業利用可能な素材に変換する第3の方法として、バイオマスの液化がある。バイオマスと水に金属塩を加えてマイクロ波を照射してバイオマスを急速に加熱して液化して、「バイオマス熱分解オイル」と、非凝縮性成分(気体成分)と、固体の炭素材料と、を製造する方法が開示されている(例えば特許文献7を参照)。この方法の「バイオマス熱分解オイル」中の炭素収率は80〜90%にすることが可能であり、原料の性状が変化しても、生成するバイオマスは性状の変化が少ないと言われている。
しかし生成する「バイオマス熱分解オイル」は、不安定で、水を多く含むために単位重量当たりの発熱量が低く、そのために用途がボイラー燃料などに限定されている。
There is liquefaction of biomass as a third method for converting biomass or the like into industrially usable materials. Add metal salt to biomass and water and irradiate microwaves to rapidly heat and liquefy biomass, "biomass pyrolysis oil", non-condensable component (gas component), solid carbon material, Has been disclosed (see, for example, Patent Document 7). The carbon yield in the “biomass pyrolysis oil” of this method can be 80 to 90%, and even if the properties of the raw material change, it is said that the produced biomass has little change in properties. .
However, the produced “biomass pyrolysis oil” is unstable and contains a large amount of water, so its calorific value per unit weight is low. Therefore, its use is limited to boiler fuel and the like.

バイオマスを工業原料として利用するためには、バイオマス特有の次のような諸問題を解決しなければならない。
(1)バイオマスは、化石燃料に比べて単位重量当たりの発熱量が低く、不純物を多く含み純度が低い。
(2)バイオマスは、大部分が多品種、少量で体積が嵩張る固体であって輸送が困難である。
(3)バイオマスは多量の水分を含むものがある。
In order to use biomass as an industrial raw material, the following problems peculiar to biomass must be solved.
(1) Biomass has a lower calorific value per unit weight than fossil fuels, and has a high impurity content and low purity.
(2) Biomass is a large variety of solids that are bulky and small in volume, and are difficult to transport.
(3) Some biomass contains a large amount of water.

バイオマスは、共通の問題点のため、バイオマスを工業原料として利用する方法は、下記に定義する炭素収率(%)は、20%が限度とも言われている。
炭素収率 = (生産物中の炭素原子数/原料中の炭素原子数) ×100 (1)
(但し、製造工程で消費するエネルギー量は、同量の燃焼エネルギーを有する炭素量に換算し、生成物中の炭素量から差し引く。)
Since biomass is a common problem, the method of using biomass as an industrial raw material is said to have a limit of 20% for the carbon yield (%) defined below.
Carbon yield = (number of carbon atoms in product / number of carbon atoms in raw material) x 100 (1)
(However, the amount of energy consumed in the production process is converted to the amount of carbon having the same amount of combustion energy and subtracted from the amount of carbon in the product.)

また、バイオマスの、下記に定義するエネルギー回収率も0.2が限度であると言われている。
エネルギー回収率 = 生産物のもつエネルギー/(原料のエネルギー + 製造工程で消費するエネルギー)
バイオマスから水性ガスを製造する工業的に実施可能な方法は、現在までのところ実用化されていない。
Moreover, it is said that the energy recovery rate defined below of biomass is 0.2.
Energy recovery rate = energy of products / (energy of raw materials + energy consumed in manufacturing process)
An industrially feasible method for producing water gas from biomass has not been put into practical use so far.

特開2008−238012号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2008-238012 特開2005−132739号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2005-13239 特開2003−64016公報JP 2003-64016 A 特開2002−161278号公報JP 2002-161278 A 特開2007−146115号公報JP 2007-146115 A 特開2006−257234号公報JP 2006-257234 A 特表2009−543926号公報Special table 2009-543926

かかる課題を解決するためになされた本発明の目的は、バイオマスから、炭素回収率が高く、原料を乾燥する必要がなく、工業的利用が可能なバイオマス熱分解オイルの製造装置及び製造方法を提供することにある。   An object of the present invention made to solve the above problems is to provide a biomass pyrolysis oil production apparatus and production method that can be used industrially without a high carbon recovery rate from biomass and having to dry the raw material. There is to do.

また、バイオマス熱分解オイル製造工程に熱分解オイルガス化工程を連結して連続的にバイオマスから水性ガスを連続製造することを他の目的とする。   Another object is to continuously produce water gas from biomass continuously by connecting a pyrolysis oil gasification step to a biomass pyrolysis oil production step.

かかる課題を解決するための本発明のバイオマス熱分解オイルの製造装置は、バイオマス、炭素材料、及び水と混練してバイオマス原料を製造するバイオマス原料製造手段と、バイオマス原料を、マイクロ波を吸収しない材質で形成され、圧力制御手段を備えるマイクロ波反応管に圧送する原料供給手段と、マイクロ波反応管中のバイオマス原料をマイクロ波加熱装置で120℃〜347℃の温度範囲に加熱して粗バイオマス熱分解オイルを製造するマイクロ波加熱手段と、を有することを特徴とする。   The apparatus for producing a biomass pyrolysis oil of the present invention for solving such problems is a biomass raw material production means for producing a biomass raw material by kneading with biomass, a carbon material, and water, and does not absorb the biomass, Raw material supply means formed of a material and pumped to a microwave reaction tube equipped with pressure control means, and raw biomass in the microwave reaction tube is heated to a temperature range of 120 ° C. to 347 ° C. with a microwave heating apparatus, and crude biomass And microwave heating means for producing pyrolysis oil.

また本発明は、バイオマス、炭素材料、固体酸触媒、及び水を混練してバイオマス原料を製造するバイオマス原料製造手段と、バイオマス原料を、マイクロ波を吸収しない材質で形成され、圧力制御弁を備えるマイクロ波反応管に圧送する原料供給手段とマイクロ波反応管中のバイオマス原料をマイクロ波加熱装置で120℃〜347℃の温度範囲に加熱して粗バイオマス熱分解オイルを製造するマイクロ波加熱手段と、を有することが好ましい。   The present invention also includes a biomass material production means for producing biomass material by kneading biomass, a carbon material, a solid acid catalyst, and water, and the biomass material is formed of a material that does not absorb microwaves and includes a pressure control valve. A raw material supply means for pumping to a microwave reaction tube, and a microwave heating means for producing a crude biomass pyrolysis oil by heating a biomass raw material in the microwave reaction tube to a temperature range of 120 ° C. to 347 ° C. with a microwave heating device; It is preferable to have.

また本発明は、固体酸触媒が、炭素系酸触媒であることが好ましい。
また本発明は、バイオマス原料を加熱し、前処理済みバイオマスを製造する前処理手段と、前処理済みバイオマス原料をマイクロ波反応管に圧送する原料供給手段と、を有することが好ましい。
In the present invention, the solid acid catalyst is preferably a carbon-based acid catalyst.
Moreover, it is preferable that this invention has a pre-processing means which heats a biomass raw material and manufactures pre-processed biomass, and a raw material supply means which pumps a pre-processed biomass raw material to a microwave reaction tube.

また本発明のマイクロ波加熱手段は、マイクロ波発振器と、少なくとも内面が金属製の円筒形空間を有する容器を備え、空間内に、向きが空間の中心軸に平行で、大きさが空間の中心軸方向及び空間の円周方向に一定な軸対称マイクロ波電磁界を有するマイクロ波共振器と、マイクロ波を吸収しない材質で形成されたマイクロ波反応管と、を有し、
マイクロ波反応管が、マイクロ波共振器の中心軸と中心軸を共有してマイクロ波共振器の内部を貫通し、一端で原料供給手段連結し、他端に圧力制御弁が設けられることが好ましい。
The microwave heating means of the present invention includes a microwave oscillator and a container having a cylindrical space made of metal at least on the inner surface, the direction is parallel to the central axis of the space, and the size is the center of the space. A microwave resonator having an axially symmetric microwave electromagnetic field constant in the axial direction and the circumferential direction of the space, and a microwave reaction tube formed of a material that does not absorb microwaves,
Preferably, the microwave reaction tube shares the central axis of the microwave resonator and passes through the inside of the microwave resonator, is connected to the raw material supply means at one end, and is provided with a pressure control valve at the other end. .

また本発明は、前処理済みバイオマスから、固体酸触媒を除去する手段を更に有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that this invention further has a means to remove a solid acid catalyst from pretreated biomass.

また本発明は、粗バイオマス熱分解オイルを、圧力制御器から固液分離器に吐出する吐出手段と、固液分離器の気体出口に連結して設けられ、バイオマス熱分解オイルを凝縮する凝縮手段と、バイオマス熱分解オイルと固体の炭素材料を分離する分離手段と、を有することが好ましい。   The present invention also provides a discharge means for discharging the crude biomass pyrolysis oil from the pressure controller to the solid-liquid separator and a condensing means that is connected to the gas outlet of the solid-liquid separator and condenses the biomass pyrolysis oil. And separating means for separating the biomass pyrolysis oil and the solid carbon material.

また本発明は、粗バイオマス熱分解オイルを、圧力制御弁から、水素透過膜手段と、高周波電磁誘導式加熱装置と、発熱体と、を備える熱分解オイルガス化手段に吐出する吐出段階と、高周波電磁誘導式加熱装置と発熱体とによって粗バイオマス熱分解オイルを加熱し、粗バイオマス熱分解オイルを熱分解して水素ガスと一酸化炭素とを製造する熱分解オイルガス化手段と、を有することが好ましい。   Further, the present invention is a discharge stage for discharging crude biomass pyrolysis oil from a pressure control valve to a pyrolysis oil gasification means comprising a hydrogen permeable membrane means, a high-frequency electromagnetic induction heating device, and a heating element, Pyrolysis oil gasification means for heating crude biomass pyrolysis oil by a high-frequency electromagnetic induction heating device and a heating element, and pyrolyzing the crude biomass pyrolysis oil to produce hydrogen gas and carbon monoxide. It is preferable.

また本発明の熱分解オイルガス化手段は、非磁性体で形成された筒状の容器であって、その一端に設けられ、高温で加圧された粗バイオマス熱分解オイルを供給する入口と、粗バイオマス熱分解オイルを常圧で気化させる膨脹部と、容器の他端に設けられた出口と、を有し、外周に高周波電磁誘導コイルが卷回された外管と、外管の内部に設けられ、水素透過膜を有し、外管の一部を貫通する水素ガス出口を有する1以上の内管と、磁性体の材料で形成され外管と内管との間の空間を加熱する発熱体と、を有することが好ましい。
を有すること
Further, the pyrolysis oil gasification means of the present invention is a cylindrical container formed of a non-magnetic material, provided at one end thereof, an inlet for supplying crude biomass pyrolysis oil pressurized at a high temperature, An outer tube having an expansion portion for vaporizing the crude biomass pyrolysis oil at normal pressure, an outlet provided at the other end of the container, and a high-frequency electromagnetic induction coil wound around the outer periphery; and an inner portion of the outer tube One or more inner tubes provided with a hydrogen permeable membrane and having a hydrogen gas outlet penetrating a part of the outer tube, and a space formed between the outer tube and the inner tube formed of a magnetic material are heated. And a heating element.
Having

また本発明の熱分解オイルガス化手段は、粗バイオマス熱分解オイルの分解を促進する触媒を更に有することが好ましい。
また本発明は、触媒が、ニッケルをドープしたペロブスカイト酸化物触媒であることが好ましい。
Moreover, it is preferable that the pyrolysis oil gasification means of the present invention further has a catalyst for promoting the decomposition of the crude biomass pyrolysis oil.
In the present invention, the catalyst is preferably a nickel-doped perovskite oxide catalyst.

また本発明は、水素透過膜手段が、水素透過性を有するゼオライト膜を含んで形成され、更に水素ガスと水蒸気の中の何れか一方のみを透過させる分離生成手段を備えることが好ましい。
また本発明は、水素透過膜手段が、水素透過性金属膜含んで形成され、水素透過性金属膜が発熱体として作用することが好ましい。
In the present invention, it is preferable that the hydrogen permeable membrane means includes a zeolite membrane having hydrogen permeability, and further includes a separation generating means that allows only one of hydrogen gas and water vapor to pass therethrough.
In the present invention, it is preferable that the hydrogen permeable membrane means includes a hydrogen permeable metal film, and the hydrogen permeable metal film acts as a heating element.

また本発明は、水素透過性を有する金属膜が、白金と、パラジウムと、バナジウムと、ニオブと、タングステンと、モリブデンと、の中から選ばれる1以上の金属元素を含む金属膜であることができる。   According to the present invention, the metal film having hydrogen permeability is a metal film containing one or more metal elements selected from platinum, palladium, vanadium, niobium, tungsten, and molybdenum. it can.

本発明のバイオマス熱分解オイルの製造方法によれば、少量多種類のバイオマスから、高収率で工業的連続生産に利用可能な「液体」としてバイオマス熱分解オイルを製造することができる。   According to the method for producing biomass pyrolysis oil of the present invention, biomass pyrolysis oil can be produced as a “liquid” that can be used for industrial continuous production at a high yield from a small amount of many types of biomass.

バイオマス熱分解オイルの炭素収率は、80〜90%という高率である。   The carbon yield of biomass pyrolysis oil is as high as 80-90%.

バイオマス熱分解オイルは、水を溶媒とする分散液であるから、原料のバイオマスを乾燥することなく用いることができる。   Since the biomass pyrolysis oil is a dispersion using water as a solvent, the raw material biomass can be used without drying.

本発明の第1実施形態に係るバイオマス熱分解オイル製造装置を示す図である。It is a figure which shows the biomass pyrolysis oil manufacturing apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係るバイオマス熱分解オイル製造装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the biomass pyrolysis oil manufacturing apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るバイオマス熱分解オイル製造装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the biomass pyrolysis oil manufacturing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形に係るバイオマス熱分解オイル製造装置の熱分解オイルガス化装置の図である。It is a figure of the pyrolysis oil gasification apparatus of the biomass pyrolysis oil manufacturing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施例に係るバイオマス熱分解オイル製造装置の分離・精製装置の図である。It is a figure of the isolation | separation and refinement | purification apparatus of the biomass pyrolysis oil manufacturing apparatus which concerns on 3rd Example of this invention. 本発明の第3実施例に係るバイオマス熱分解オイル製造装置の水性ガス成分調整装置の図である。It is a figure of the water gas component adjustment apparatus of the biomass pyrolysis oil manufacturing apparatus which concerns on 3rd Example of this invention. 本発明の第3実施形に係るバイオマス熱分解オイル製造装置の熱分解オイルガス化装置の図である。It is a figure of the pyrolysis oil gasification apparatus of the biomass pyrolysis oil manufacturing apparatus which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施例に係るバイオマス熱分解オイル製造装置の分離・精製装置の図である。It is a figure of the isolation | separation and refinement | purification apparatus of the biomass pyrolysis oil manufacturing apparatus which concerns on 3rd Example of this invention. ジメチルエーテル製造装置の概略図である。It is the schematic of a dimethyl ether manufacturing apparatus.

本発明は、バイオマスからバイオマス熱分解オイルを製造するバイオマス熱分解オイルの製造装置及び製造方法に関する。
「バイオマス」という語は、生物由来の有機性資源をいうことが多いが、本発明ではより広く、「化石燃料を除く再生可能な有機性資源全般」を含むものとする。
バイオマスの具体例としては、木材、竹材、稲わら、麦わら、草本、農産物、海藻、生ごみ、家庭廃棄物、糞尿、工業廃棄物、農産廃棄物、畜産廃棄物、活性汚泥廃棄物を挙げることができる。
The present invention relates to a biomass pyrolysis oil production apparatus and production method for producing biomass pyrolysis oil from biomass.
The term “biomass” often refers to organic resources derived from living organisms. However, in the present invention, the term “biomass” is broader and includes “all renewable organic resources excluding fossil fuels”.
Specific examples of biomass include wood, bamboo, rice straw, wheat straw, herbs, agricultural products, seaweed, food waste, household waste, manure, industrial waste, agricultural waste, livestock waste, activated sludge waste Can do.

「バイオマス熱分解オイル」は、水を溶媒とする暗色の溶液であって、原料の種類と分解の程度によって組成が異なる複雑な混合物である。しかし「バイオマス熱分解オイル」は、水溶液ではなく微粒子成分の分散液であると推測される。製造条件によっては、水性成分と油性成分との2層に分離することがある。   “Biomass pyrolysis oil” is a dark solution using water as a solvent, and is a complex mixture having a different composition depending on the type of raw material and the degree of decomposition. However, it is assumed that “biomass pyrolysis oil” is not an aqueous solution but a dispersion of fine particle components. Depending on the production conditions, it may be separated into two layers of an aqueous component and an oily component.

バイオマス熱分解オイルは、以下のような特徴を有する。
(1)バイオマス熱分解オイルは、多様なバイオマスから工業的連続生産に利用可能な「液体」として得られる。
(2)バイオマス熱分解オイルの炭素収率は、80〜90%という高率である。
(3)バイオマス熱分解オイルは、水を溶媒とする分散液であるから、原料のバイオマスを乾燥することなく用いることができる。
(4)バイオマス熱分解オイルが不安定であるという問題点は、バイオマス熱分解オイル製造工程とを次段の製造工程とを連続反応にすることによって解消される。
Biomass pyrolysis oil has the following characteristics.
(1) Biomass pyrolysis oil is obtained from various biomass as a “liquid” that can be used for industrial continuous production.
(2) The carbon yield of biomass pyrolysis oil is as high as 80 to 90%.
(3) Since the biomass pyrolysis oil is a dispersion using water as a solvent, the biomass as a raw material can be used without drying.
(4) The problem that the biomass pyrolysis oil is unstable is solved by making the biomass pyrolysis oil production process a continuous reaction with the next production process.

バイオマス熱分解オイルは、バイオマスを水中、無酸素状態でマイクロ波加熱装置によって[℃/ミリ秒]オーダーの速さで急速加熱処理することによってバイオマスを熱分解し炭化することによって製造される。
木質バイオマスを高温高圧の熱水で処理し、セルロースを加水分解してグルコース、キシロースなどの単糖を製造する反応は公知であるが、本発明のバイオマス熱分解オイルの生成反応はこれとは異なる反応である。
Biomass pyrolysis oil is produced by pyrolyzing and carbonizing biomass by rapid heat treatment of biomass in water in an oxygen-free state at a speed on the order of [° C./millisecond] with a microwave heating device.
The reaction of treating woody biomass with hot water at high temperature and high pressure to hydrolyze cellulose to produce monosaccharides such as glucose and xylose is known, but the production reaction of the biomass pyrolysis oil of the present invention is different from this. It is a reaction.

バイオマス熱分解オイルの製造反応は、
(1)バイオマスを急速加熱することによって、バイオマス分子内の脱水反応が、バイオマスと水分子との2分子間反応による加水分解反応に優先して起こるものと推測され、
(2)副反応として、水素ガスを生成する水性ガス反応及び水性ガスシフト反応を伴うので、還元条件下の反応であり、
(3)バイオマスは、主成分であるセルロースを始めC6化合物が多いことから6員環を生成し、
(4)炭素6員環が縮合した縮合芳香環化合物を主生成物として与えるものと推測される。
The production reaction of biomass pyrolysis oil is
(1) By rapidly heating the biomass, it is speculated that the dehydration reaction in the biomass molecule takes precedence over the hydrolysis reaction by the bimolecular reaction between the biomass and the water molecule,
(2) As a side reaction, it involves a water gas reaction and a water gas shift reaction that generate hydrogen gas, and thus is a reaction under reducing conditions.
(3) Biomass produces a 6-membered ring because there are many C6 compounds including cellulose, which is the main component,
(4) It is presumed that a condensed aromatic ring compound condensed with a carbon 6-membered ring is given as a main product.

バイオマス熱分解オイルに含まれる縮合芳香環化合物は、反応中間体やリグニンなどに由来する多種類の側鎖を有するものと推定される。
セルロースの分子内脱水反応の例として、例えば特許文献6に、セルロースを不活性ガス気流中で250℃で15時間加熱するとベンゼン環が多数個縮合した炭化水素骨格を有する縮合芳香環化合物が得られることが記載されている。
The condensed aromatic ring compound contained in the biomass pyrolysis oil is presumed to have many types of side chains derived from reaction intermediates and lignin.
As an example of the intramolecular dehydration reaction of cellulose, for example, in Patent Document 6, when cellulose is heated in an inert gas stream at 250 ° C. for 15 hours, a condensed aromatic ring compound having a hydrocarbon skeleton in which many benzene rings are condensed is obtained. It is described.

縮合芳香環化合物は、熱に対して安定であって無酸素雰囲気で更に高温高圧で加熱すれば更に高分子化し、最終的グラファイト構造を有する炭素を生成するものと推定される。バイオマス熱分解オイルの炭素回収率が高いのは、安定な縮合芳香環化合物を形成することによると推定される。   It is presumed that the condensed aromatic ring compound is stable against heat, and is polymerized further when heated at a high temperature and high pressure in an oxygen-free atmosphere to generate carbon having a final graphite structure. The high carbon recovery rate of biomass pyrolysis oil is presumed to be due to the formation of a stable condensed aromatic ring compound.

以下にマクロな視点から、バイオマス熱分解オイル製造反応について概説明する。
バイオマスは有機性資源であるから、主として炭素、水素、及び酸素から構成される。従って、バイオマスを模式的に(C)と記すことができる。但し、m、n、およびpは整数ではないことが多い。
バイオマス熱分解オイルの生成反応は、水酸基の脱離反応(脱水反応)をトリガーとして還元条件下で進行するので酸素含有量の少ない重質炭化水素化合物(C)が主成分になる。
バイオマスの主成分であるセルロースは炭素原子6個をを有する化合物なので、脱水反応によって炭素6原子のユニットを生成し、縮合芳香環化合物(nC)が生成する。この反応を模式的に記載すれば下式(化1)のようになる。

Figure 2013112802
The biomass pyrolysis oil production reaction is outlined below from a macro perspective.
Since biomass is an organic resource, it is mainly composed of carbon, hydrogen, and oxygen. Therefore, the biomass can be schematically described as (C n H m O p ). However, m, n, and p are often not integers.
The production reaction of biomass pyrolysis oil proceeds under reducing conditions using a hydroxyl group elimination reaction (dehydration reaction) as a trigger, and therefore, a heavy hydrocarbon compound (C x H y ) having a low oxygen content is the main component.
Since cellulose, which is a main component of biomass, is a compound having 6 carbon atoms, a unit of 6 carbon atoms is generated by a dehydration reaction, and a condensed aromatic ring compound (nC 6 ) is generated. If this reaction is described typically, the following formula (Chemical Formula 1) is obtained.
Figure 2013112802

縮合芳香環化合物を形成する反応は、例えば特許文献6に記載されている。
一方、縮合芳香環形成反応で生じた反応中間体のフラグメントが、更に分解して炭素(C)、炭酸ガス、一酸化炭素、水素ガス、メタンなどの非凝縮性ガスを生成するものと推定される。
従って、バイオマス(C)からバイオマス熱分解オイルの生成反応は、近似的に次のように表わすことができる。
The reaction for forming the fused aromatic ring compound is described in Patent Document 6, for example.
On the other hand, it is estimated that the fragment of the reaction intermediate produced in the condensed aromatic ring formation reaction is further decomposed to generate non-condensable gases such as carbon (C), carbon dioxide, carbon monoxide, hydrogen gas, methane. The
Therefore, the production reaction of biomass pyrolysis oil from biomass (C n H m O p ) can be approximately expressed as follows.

Figure 2013112802
Figure 2013112802

(本発明のバイオマス熱分解オイル製造方法について)
本発明のバイオオイルの製造方法は、バイオマスを水中に分散させ、加熱手段としてマイクロ波加熱装置を用い急速加熱して熱分解する。
しかし、水はマイクロ波を吸収して発熱するが、吸収・発熱効率は良くない。また、本発明は反応領域として100℃以上の温度範囲を含むが、水蒸気はマイクロ波を吸収しない。
(About the biomass pyrolysis oil production method of the present invention)
In the method for producing bio-oil of the present invention, biomass is dispersed in water and rapidly heated and thermally decomposed using a microwave heating device as a heating means.
However, water absorbs microwaves and generates heat, but the absorption and heat generation efficiency is not good. Moreover, although this invention includes the temperature range of 100 degreeC or more as a reaction area | region, water vapor | steam does not absorb a microwave.

本発明の第1実施形態によるバイオマス熱分解オイルの製造方法は、マイクロ波の吸収効率を良くするために発熱体を添加する。本発明で用いる発熱材は、本発明の主旨に支障のない限り、マイクロ波を吸収して発熱する材料であれば何れの材料であっても使用できる。
ここで、本発明は、発熱材として炭素材料を用いることを第2の特徴とする。炭素材料は、効率よくマイクロ波を吸収して発熱すると共に、それ自体が水と反応して一酸化炭素と水素ガスを生成するという長所を有する。更に、本発明では、炭素材料は以前の製造で回収した炭素材料20を再利用することができる。
In the method for producing biomass pyrolysis oil according to the first embodiment of the present invention, a heating element is added in order to improve microwave absorption efficiency. As long as the heat generating material used in the present invention does not interfere with the gist of the present invention, any material can be used as long as it can generate heat by absorbing microwaves.
The second feature of the present invention is that a carbon material is used as the heat generating material. A carbon material has the advantage that it efficiently absorbs microwaves and generates heat, and itself reacts with water to generate carbon monoxide and hydrogen gas. Furthermore, according to the present invention, the carbon material 20 recovered from the previous production can be reused as the carbon material.

本発明の第2実施形態よるバイオマス熱分解オイルの製造方法は、バイオマスと炭素材料との混合物に炭素材料を用いた固体酸触媒を添加し、バイオマスと炭素材料との混合物を加熱処理する前処理部を備えることを特徴とする。バイオマスと炭素材料との混合物のスラリーを前処理することによって、スラリーの粘度を下げ、加熱温度を低下させ、加熱時間を短縮して収率を向上させることが可能である。   The method for producing biomass pyrolysis oil according to the second embodiment of the present invention is a pretreatment in which a solid acid catalyst using a carbon material is added to a mixture of biomass and carbon material, and the mixture of biomass and carbon material is heated. It comprises a part. By pretreating the slurry of the mixture of biomass and carbon material, the viscosity of the slurry can be lowered, the heating temperature can be lowered, the heating time can be shortened, and the yield can be improved.

(バイオマス熱分解オイルのガス化)
次に、バイオマス熱分解オイルのガス化について説明する。
縮合芳香環化合物から水素ガスと一酸化炭素を製造する反応は、バイオマス熱分解オイルに含まれるバイオマス分解物を過熱水蒸気で分解する気体反応である。
バイオマス熱分解オイルのガス化反応の主反応は、式(3)のように表わすことができる。

Figure 2013112802
(Gasification of biomass pyrolysis oil)
Next, gasification of biomass pyrolysis oil will be described.
The reaction for producing hydrogen gas and carbon monoxide from the condensed aromatic ring compound is a gas reaction in which a biomass decomposition product contained in biomass pyrolysis oil is decomposed with superheated steam.
The main reaction of the gasification reaction of biomass pyrolysis oil can be expressed as shown in Equation (3).
Figure 2013112802

上記[3]式の(C)の重量を1とした場合、(C)を一酸化炭素と水素ガスに分解するのに必要な水蒸気の重量は(C)の重量の1.3〜1.5倍になる。従って、濃度の高いバイオマス熱分解オイルを製造すれば、溶媒の水は、バイオマス熱分解オイルの分解反応によって消費される。即ち、本反応は、水中の反応であり、溶媒の水及び原料のバイオマスに含まれている水分は、バイオマス熱分解オイルの中に取り込まれるので、原料のバイオマスに含まれていた水を生成物の水性ガスの原料として利用することができる。従って、原料のバイオマスを乾燥する必要がなく、エネルギー効率が良くなる。 When the weight of (C x H y ) in the above formula [3] is 1, the weight of water vapor necessary to decompose (C x H y ) into carbon monoxide and hydrogen gas is (C x H y ). 1.3 to 1.5 times the weight. Therefore, if high-concentration biomass pyrolysis oil is produced, the solvent water is consumed by the decomposition reaction of the biomass pyrolysis oil. That is, this reaction is a reaction in water, and water contained in the solvent water and raw material biomass is taken into the biomass pyrolysis oil. It can be used as a raw material for water gas. Therefore, there is no need to dry the raw material biomass, and energy efficiency is improved.

本発明の第3実施形態によるバイオマス熱分解オイルの製造方法は、製造直後の高温高圧のバイオマス熱分解オイルを、水素透過膜と増感熱触媒と高周波電磁加熱装置と発熱体とを備える熱分解オイルガス化装置に供給し、加熱することによって、連続的に一酸化炭素と水素ガスを含む水性ガスを製造することを特徴とする。ガス化反応には、ニッケルをドープしたペロブスカイト酸化物触媒を用いることが好ましい。   A method for producing a biomass pyrolysis oil according to a third embodiment of the present invention is a pyrolysis oil comprising a high-temperature and high-pressure biomass pyrolysis oil immediately after production, comprising a hydrogen permeable membrane, a sensitized thermal catalyst, a high-frequency electromagnetic heating device, and a heating element. By supplying to a gasifier and heating, water gas containing carbon monoxide and hydrogen gas is produced continuously. For the gasification reaction, a perovskite oxide catalyst doped with nickel is preferably used.

本発明の第4実施形態よるバイオマス熱分解オイルの製造方法は、熱分解オイルガス化装置において、水素透過膜に水素透過性金属膜を使用して発熱体の機能も持たせたことを特徴とする。   The method for producing biomass pyrolysis oil according to the fourth embodiment of the present invention is characterized in that, in the pyrolysis oil gasifier, a hydrogen permeable metal film is used as a hydrogen permeable film and the function of a heating element is provided. To do.

以下に添付した図面を参照して本発明のバイオマス熱分解オイル製造装置の実施の形態を詳細に説明する。なお、装置の説明及び図面において、各装置に共通する構成要素に同じ符号を附し、説明の重複を省略することがある。   Embodiments of a biomass pyrolysis oil production apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the description of the device and the drawings, the same reference numerals are given to the components common to the respective devices, and repeated description may be omitted.

図1は、本発明の第1実施形態に係るバイオマス熱分解オイル製造装置の構成を示す概略図である。
図1に示すように、本実施形態に係るバイオマス熱分解オイル製造装置100は、湿式粉砕機111と、バイオマス熱分解オイル製造装置本体120と、熱分解オイル受器190と、を含んで構成される。
湿式粉砕機111は、バイオマス10と炭素材料20と水15とを混練してバイオマスと炭素材料20とが水に分散したスラリー状のバイオマス原料12を製造する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the biomass pyrolysis oil production apparatus according to the first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1, the biomass pyrolysis oil production apparatus 100 according to this embodiment includes a wet pulverizer 111, a biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120, and a pyrolysis oil receiver 190. The
The wet pulverizer 111 kneads the biomass 10, the carbon material 20, and the water 15 to produce a slurry-like biomass material 12 in which the biomass and the carbon material 20 are dispersed in water.

バイオマス10と炭素材料20それぞれは、粒度を10〜200メッシュに粉砕することが好ましく、30〜100メッシュに粉砕することがより好ましい。バイオマス10と炭素材料20の粒度は、細かければ細かいほど良いが、本実施形態では200メッシュ以上に細粉化してもそれ以上効果がないので経済的ではなく、10メッシュ以下の粒度では流動性を有する分散体が形成されないので好ましくない。
加える炭素材料20の量は、バイオマス10の乾燥重量と炭素材料20の重量との和を100重量%とした場合に、5重量%〜50重量%の範囲であることが好ましく、10重量%〜40重量%の範囲であることがより好ましい。炭素材料20が5重量%以下では、マイクロ波を吸収して発熱する作用が十分に得られず、50重量%以上では、それ以上の発熱効果が得られない。
Each of the biomass 10 and the carbon material 20 is preferably pulverized to a particle size of 10 to 200 mesh, more preferably 30 to 100 mesh. The finer the particle size of the biomass 10 and the carbon material 20, the better. However, in this embodiment, even if the particle size is reduced to 200 mesh or more, there is no further effect, so it is not economical. This is not preferable because a dispersion having s is not formed.
The amount of the carbon material 20 to be added is preferably in the range of 5% by weight to 50% by weight when the sum of the dry weight of the biomass 10 and the weight of the carbon material 20 is 100% by weight. A range of 40% by weight is more preferred. If the carbon material 20 is 5% by weight or less, the effect of generating heat by absorbing microwaves cannot be sufficiently obtained, and if it is 50% by weight or more, no further heat generation effect can be obtained.

本発明では、なるべく少量の水を用いてバイオマスと発熱材とをバイオマス熱分解オイル製造装置本体120に供給することが好ましい。湿式粉砕機111においては、バイオマス10と炭素材料20とに加える水15の量は、用いるバイオマスの性状とバイオマスの含水量によって決定される。例えば海藻のように水分含量が多いバイオマスを用いる場合は、水分含量の少ないバイオマスを加えて水分含量を調整することが好ましい。   In the present invention, it is preferable to supply the biomass and the heat generating material to the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120 using as little water as possible. In the wet pulverizer 111, the amount of water 15 added to the biomass 10 and the carbon material 20 is determined by the properties of the biomass used and the moisture content of the biomass. For example, when using biomass with a high water content such as seaweed, it is preferable to adjust the water content by adding biomass with a low water content.

本実施例においては、全成分の重量を100重量%とした時に、水、水蒸気、及びバイオマスに含まれる水分の和が、25重量%〜60重量%の範囲であることが好ましい。水の分量が25重量%以下では、バイオマス原料12をバイオマス熱分解オイル製造装置本体に供給するのが困難であり、水分量が60重量%以上では、バイオマスの含有量が低すぎて経済的に不利である。但し、用いるバイオマスが廃棄物であって、廃棄処理を主目的とする場合は、水分量が60重量%以上で操作することも可能である。   In this example, when the weight of all components is 100% by weight, the sum of water, water vapor, and moisture contained in biomass is preferably in the range of 25% to 60% by weight. If the amount of water is 25% by weight or less, it is difficult to supply the biomass raw material 12 to the biomass pyrolysis oil production apparatus main body. If the amount of water is 60% by weight or more, the biomass content is too low and economical. It is disadvantageous. However, when the biomass to be used is waste and the main purpose is disposal, it is possible to operate with a moisture content of 60% by weight or more.

湿式粉砕機111に水蒸気30を供給し、バイオマス原料12を予熱することが好ましい。加熱する温度は60℃〜100℃の範囲が好ましく、80℃〜98℃の範囲がより好ましい。バイオマス原料12を予熱することによって、スラリー状態のバイオマス原料12の粘度を低下させることができるとともに、バイオマス熱分解オイル製造装置本体120の負荷を軽減できる。   It is preferable to supply steam 30 to the wet pulverizer 111 to preheat the biomass material 12. The heating temperature is preferably in the range of 60 ° C to 100 ° C, more preferably in the range of 80 ° C to 98 ° C. By preheating the biomass material 12, the viscosity of the biomass material 12 in a slurry state can be reduced, and the load on the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120 can be reduced.

湿式粉砕機111から供給されるバイオマス原料12は、供給温度において、5000cP〜50000cP、より好ましくは10000cP〜30000cPの範囲の粘度を有することが好ましい。粘度が低いことは反応には支障ないが、例えば5000cP以下の場合はより水分を減らしてバイオマスの量を増やす方が経済的に有利である。また粘度が50000cPより高いと、バイオマス熱分解オイル製造装置本体120内部の圧力が上がりすぎて好ましくない。   The biomass raw material 12 supplied from the wet pulverizer 111 preferably has a viscosity in the range of 5000 cP to 50000 cP, more preferably 10000 cP to 30000 cP at the supply temperature. A low viscosity does not hinder the reaction, but for example, in the case of 5000 cP or less, it is economically advantageous to reduce the moisture and increase the amount of biomass. Moreover, when the viscosity is higher than 50000 cP, the pressure inside the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120 is excessively increased, which is not preferable.

バイオマス熱分解オイル製造装置本体120は、湿式粉砕機111と連結する加圧フィーダー121と、加圧フィーダー121と連結するマイクロ波反応管130と、反応管の他端に設けられた圧力制御弁132と、マイクロ波反応管130を加熱するマイクロ波加熱装置122と、を備えることが好ましい。   The biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120 includes a pressure feeder 121 connected to the wet pulverizer 111, a microwave reaction tube 130 connected to the pressure feeder 121, and a pressure control valve 132 provided at the other end of the reaction tube. And a microwave heating device 122 that heats the microwave reaction tube 130.

加圧フィーダー121は、スラリー状のバイオマス原料12をマイクロ波反応管130に圧送できる装置であれば形式は限定されない。好ましい加圧フィーダー121の例として、スクリューフィーダー、歯車ポンプ、トコロイドポンプ、ピストンポンプを挙げることができるが、これらに限定されるものではない。   The form of the pressure feeder 121 is not limited as long as it is a device that can pressure-feed the slurry-like biomass raw material 12 to the microwave reaction tube 130. Examples of the preferred pressure feeder 121 include, but are not limited to, screw feeders, gear pumps, tocolloid pumps, and piston pumps.

マイクロ波反応管130は、一端で加圧フィーダー121と連結し、他端で圧力制御弁132と連結する。マイクロ波反応管130の材質は、マイクロ波を吸収しない材質を有し本発明で用いることができるものであれば何れでも良い。好ましい例として、セラミックス、石英、サファイヤ、アルミナ、窒化ケイ素等を挙げることができる。より好ましい実例として、セラミックス、を示すことができる。   The microwave reaction tube 130 is connected to the pressure feeder 121 at one end and to the pressure control valve 132 at the other end. The microwave reaction tube 130 may be made of any material that does not absorb microwaves and can be used in the present invention. Preferred examples include ceramics, quartz, sapphire, alumina, silicon nitride and the like. As a more preferable example, ceramics can be shown.

マイクロ波加熱装置122は、マイクロ波をマイクロ波反応管130に照射し、マイクロ波反応管130内部のバイオマス原料12を加熱することができるものであれば、形式は制限されない。反応効率を上げるためには、マイクロ波発振器123と、マイクロ波共振器129と、を備えるマイクロ波加熱装置122が好ましい。   The type of the microwave heating device 122 is not limited as long as it can irradiate the microwave reaction tube 130 with the microwave and heat the biomass raw material 12 inside the microwave reaction tube 130. In order to increase the reaction efficiency, a microwave heating device 122 including a microwave oscillator 123 and a microwave resonator 129 is preferable.

より好ましい実例として、図1に示す、マイクロ波発振器123と、内面が金属製の円筒形空間126を有し、円筒形空間126の内部に、磁界の向きが円筒形空間126の中心軸128に平行で磁界の大きさが円筒形空間126の中心軸方向及び円周方向に一定な軸対称のマイクロ波電磁界を発生させるマイクロ波共振器129と、マイクロ波共振器129と中心軸を共有するように設置されたマイクロ波反応管130と、を有するバイオマス熱分解オイル製造装置本体120を挙げることができる。   As a more preferable example, the microwave oscillator 123 shown in FIG. 1 and a cylindrical space 126 made of metal are provided on the inner surface, and the magnetic field is directed to the central axis 128 of the cylindrical space 126 inside the cylindrical space 126. A microwave resonator 129 that generates an axisymmetric microwave electromagnetic field that is parallel and has a constant magnetic field magnitude in the central axis direction and the circumferential direction of the cylindrical space 126, and shares the central axis with the microwave resonator 129. A biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120 having a microwave reaction tube 130 installed as described above can be given.

マイクロ波反応管130にマイクロ波加熱装置122からマイクロ波を照射すると、バイオマス原料12に含まれる炭素材料がマイクロ波を吸収し発熱してバイオマス原料12を加熱することができる。バイオマス原料12の加熱温度は、120℃〜347℃の温度範囲が好ましく、より好ましくは、150℃〜347℃の範囲であり、更に好ましくは200℃〜347℃の温度範囲を例示することができる。   When the microwave reaction tube 130 is irradiated with microwaves from the microwave heating device 122, the carbon material contained in the biomass raw material 12 absorbs the microwave and generates heat, thereby heating the biomass raw material 12. The heating temperature of the biomass raw material 12 is preferably in the temperature range of 120 ° C to 347 ° C, more preferably in the range of 150 ° C to 347 ° C, and still more preferably in the temperature range of 200 ° C to 347 ° C. .

バイオマス原料12は、120℃〜347℃の温度範囲に加熱されることによって粗バイオマス熱分解オイル59に変換される。バイオマス10は水分を含むので水が沸騰し、マイクロ波反応管130内は加圧状態となる。圧力は、2〜22MPaの範囲であることが好ましい。
マイクロ波発振器123は被照射物を急速に加熱できるので、反応時間は10秒〜600秒の範囲であることができる。
生成した高温高圧の粗バイオマス熱分解オイル59は、圧力制御弁132から、常圧の熱分解オイル受器190へ放出される。
The biomass raw material 12 is converted into the crude biomass pyrolysis oil 59 by being heated to a temperature range of 120 ° C. to 347 ° C. Since the biomass 10 contains water, the water boils and the microwave reaction tube 130 is pressurized. The pressure is preferably in the range of 2 to 22 MPa.
Since the microwave oscillator 123 can rapidly heat the irradiated object, the reaction time can be in the range of 10 seconds to 600 seconds.
The generated high-temperature and high-pressure crude biomass pyrolysis oil 59 is discharged from the pressure control valve 132 to a normal-pressure pyrolysis oil receiver 190.

熱分解オイル受器190は、圧力制御弁132に連結し、高温高圧の粗バイオマス熱分解オイル59が放出される熱分解オイル放出部185と、熱分解オイル放出部185の底部に設けられた熱分解オイル出口188と、ろ過器189と、加圧水蒸気を凝縮させる凝縮器186と、非凝縮成分出口187と、を備えることが好ましい。
圧力制御弁132から熱分解オイル放出部185に放出された高温高圧の粗バイオマス熱分解オイル59は、不揮発成分が熱分解オイル放出部185の下部へ移動し、気化していた凝縮成分61が凝縮器186で凝縮されて熱分解オイル放出部185へ還流し、非凝縮成分62が非凝縮成分出口187を通過して排出される。不揮発成分と凝縮成分61は、熱分解オイル出口188からろ過器189を通過し、バイオマス熱分解オイル60と回収した炭素材料20に分離される。
The pyrolysis oil receiver 190 is connected to the pressure control valve 132, the pyrolysis oil discharge part 185 from which the high-temperature and high-pressure crude biomass pyrolysis oil 59 is discharged, and the heat provided at the bottom of the pyrolysis oil discharge part 185. It is preferable to provide a cracked oil outlet 188, a filter 189, a condenser 186 for condensing pressurized water vapor, and a non-condensed component outlet 187.
In the high-temperature and high-pressure crude biomass pyrolysis oil 59 released from the pressure control valve 132 to the pyrolysis oil discharge section 185, the non-volatile component moves to the lower part of the pyrolysis oil discharge section 185, and the condensed component 61 that has been vaporized is condensed. Condensed in the vessel 186 and refluxed to the pyrolysis oil discharge unit 185, the non-condensed component 62 passes through the non-condensed component outlet 187 and is discharged. The non-volatile component and the condensed component 61 pass through the filter 189 from the pyrolysis oil outlet 188 and are separated into the biomass pyrolysis oil 60 and the recovered carbon material 20.

図2は、本発明の第2実施形態に係るバイオマス熱分解オイル製造装置の構成を示す概略図である。
本発明の第2実施形態は、炭素材料の一部を固体酸触媒22に置き換えて使用する。
固体酸触媒は、本発明の主旨に適うものであれば種類は特に制限されないが、好ましい実例として炭素材料をスルホン化した固体酸触媒を挙げることができる。スルホン化した固体酸触媒も本反応の原料となる。
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of the biomass pyrolysis oil production apparatus according to the second embodiment of the present invention.
In the second embodiment of the present invention, a part of the carbon material is used in place of the solid acid catalyst 22.
The type of the solid acid catalyst is not particularly limited as long as it meets the gist of the present invention. A preferable example is a solid acid catalyst obtained by sulfonating a carbon material. A sulfonated solid acid catalyst is also a raw material for this reaction.

スルホン化した固体酸触媒としては、例えば特許文献6に記載された固体酸触媒をより好ましい実例として示すことができる。また、回収した炭素材料を、例えば特許文献6に記載された方法で、スルホン化して用いることもできる。   As the sulfonated solid acid catalyst, for example, the solid acid catalyst described in Patent Document 6 can be shown as a more preferable example. Further, the recovered carbon material can be used by sulfonation by the method described in Patent Document 6, for example.

図2に示すように、本実施形態に係るバイオマス熱分解オイル製造装置100は、バイオマス前処理部110と、バイオマス熱分解オイル製造装置本体120と、熱分解オイル受器190と、を含んで構成される。
バイオマス前処理部110は、湿式粉砕機111と前処理部112とを備える。
湿式粉砕機111は、バイオマス10、炭素材料20、固体酸触媒22、及び水15を混練してバイオマスと炭素材料とが水に分散した分散系であるバイオマス原料12を製造し、前処理部112は、バイオマス原料12を加熱してバイオマスを部分的に加水分解することによって、バイオマスと発熱材とが水に分散した高粘度の流体である前処理済バイオマス13を製造する。
As shown in FIG. 2, the biomass pyrolysis oil production apparatus 100 according to this embodiment includes a biomass pretreatment unit 110, a biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120, and a pyrolysis oil receiver 190. Is done.
The biomass pretreatment unit 110 includes a wet pulverizer 111 and a pretreatment unit 112.
The wet pulverizer 111 kneads the biomass 10, the carbon material 20, the solid acid catalyst 22, and the water 15 to produce the biomass raw material 12 that is a dispersion system in which the biomass and the carbon material are dispersed in water, and the pretreatment unit 112. Manufactures the pretreated biomass 13 which is a high-viscosity fluid in which the biomass and the heat generating material are dispersed in water by heating the biomass raw material 12 and partially hydrolyzing the biomass.

炭素材料20は、マイクロ波を吸収して発熱し、反応混合物を加熱するために添加される。炭素材料20は、効率よくマイクロ波を吸収して発熱すると共に、それ自体が反応原料となり、不純物を生成しないという長所を有する。更に、本発明では、炭素材料20は以前の製造で回収した炭素材料20を再利用することができる。   The carbon material 20 absorbs microwaves and generates heat, and is added to heat the reaction mixture. The carbon material 20 has the advantage that it efficiently absorbs microwaves and generates heat, and it itself becomes a reaction raw material and does not generate impurities. Furthermore, in the present invention, the carbon material 20 can be reused from the carbon material 20 collected in the previous production.

バイオマス10、炭素材料20、及び固体酸触媒22それぞれは、粒度を10〜200メッシュに粉砕することが好ましく、30〜100メッシュに粉砕することがより好ましい。バイオマス10、炭素材料20、及び固体酸触媒22の粒度は、細かければ細かいほど良いが、本実施形態では200メッシュ以上に細粉化してもそれ以上効果がないので経済的ではなく、10メッシュ以下の粒度では流動性を有する分散体が形成されないので好ましくない。   Each of the biomass 10, the carbon material 20, and the solid acid catalyst 22 is preferably pulverized to a particle size of 10 to 200 mesh, more preferably 30 to 100 mesh. The finer the particle sizes of the biomass 10, the carbon material 20, and the solid acid catalyst 22, the better. However, in this embodiment, even if the particle size is reduced to 200 mesh or more, there is no further effect. The following particle sizes are not preferable because a fluid dispersion is not formed.

本実施形態で用いる固体酸触媒22は、炭素材料20にスルホン酸基を導入したものなので、両方を加えて用いる場合、炭素材料20と固体酸触媒22の合計量を炭素材料の量とすることが好ましい。即ち、バイオマスの乾燥重量と、炭素材料の重量と、固体酸触媒の重量との和を100重量%とした場合に、炭素材料の重量と、固体酸触媒の重量との和が5重量%〜50重量%の範囲であることが好ましく、10重量%〜40重量%の範囲であることがより好ましい。
炭素材料20と固体酸触媒22との和が5重量%以下では、マイクロ波を吸収して発熱する作用が十分に得られず、50重量%以上では、それ以上の発熱効果が得られない。
この内、固体酸触媒22の重量は、0.5重量%〜40重量%の範囲であることが好ましく、1重量%〜30重量%の範囲であることがより好ましい。固体酸触媒22の重量が0.50.5重量%では十分な触媒作用が得られず、40重量%以上では、それ以上の触媒効果が得られない。
Since the solid acid catalyst 22 used in the present embodiment is obtained by introducing a sulfonic acid group into the carbon material 20, when both are used, the total amount of the carbon material 20 and the solid acid catalyst 22 is set as the amount of the carbon material. Is preferred. That is, when the sum of the dry weight of the biomass, the weight of the carbon material, and the weight of the solid acid catalyst is 100% by weight, the sum of the weight of the carbon material and the weight of the solid acid catalyst is 5% by weight to The range is preferably 50% by weight, and more preferably 10% to 40% by weight.
If the sum of the carbon material 20 and the solid acid catalyst 22 is 5% by weight or less, the action of absorbing microwaves and generating heat cannot be sufficiently obtained, and if it is 50% by weight or more, no further heat generation effect can be obtained.
Among these, the weight of the solid acid catalyst 22 is preferably in the range of 0.5% by weight to 40% by weight, and more preferably in the range of 1% by weight to 30% by weight. If the weight of the solid acid catalyst 22 is 0.50.5% by weight, sufficient catalytic action cannot be obtained, and if it is 40% by weight or more, no further catalytic effect can be obtained.

本発明では、なるべく少量の水を用いてバイオマス10と炭素材料20と固体酸触媒22とをバイオマス熱分解オイル製造装置本体120に供給することが好ましい。湿式粉砕機111においては、バイオマス10と炭素材料20と固体酸触媒22とに加える水15の量は、用いるバイオマスの性状とバイオマスの含水量によって決定される。例えば海藻のように水分含量が多いバイオマスを用いる場合は、水分含量の少ないバイオマスを加えて水分含量を調整することが好ましい。   In the present invention, it is preferable to supply the biomass 10, the carbon material 20, and the solid acid catalyst 22 to the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120 using as little water as possible. In the wet pulverizer 111, the amount of water 15 added to the biomass 10, the carbon material 20, and the solid acid catalyst 22 is determined by the properties of the biomass used and the moisture content of the biomass. For example, when using biomass with a high water content such as seaweed, it is preferable to adjust the water content by adding biomass with a low water content.

本実施例においては、反応に投入される全成分の重量を100重量%とした時に、水、水蒸気、及びバイオマスに含まれる水分の和が、25重量%〜60重量%の範囲であることが好ましい。水の分量が25重量%以下では、バイオマス原料12をバイオマス熱分解オイル製造装置本体に供給するのが困難であり、水分量が60重量%以上では、バイオマスの含有量が低すぎて経済的に不利である。但し、用いるバイオマスが廃棄物であって、廃棄処理を主目的とする場合は、水分量が60重量%以上で操作することも可能である。   In this example, when the weight of all the components charged in the reaction is 100% by weight, the sum of water, water vapor, and water contained in the biomass is in the range of 25% to 60% by weight. preferable. If the amount of water is 25% by weight or less, it is difficult to supply the biomass raw material 12 to the biomass pyrolysis oil production apparatus main body. If the amount of water is 60% by weight or more, the biomass content is too low and economical. It is disadvantageous. However, when the biomass to be used is waste and the main purpose is disposal, it is possible to operate with a moisture content of 60% by weight or more.

湿式粉砕機111に過熱水蒸気32を供給し、バイオマス原料12を予熱することが好ましい。加熱する温度は60℃〜100℃の範囲が好ましく、80℃〜98℃の範囲がより好ましい。バイオマス原料12を予熱することによって、スラリー状態のバイオマス原料12の粘度を低下させることができるとともに、バイオマス原料12の温度と前処理部112の温度との差を小さくできる。   It is preferable to supply the superheated steam 32 to the wet pulverizer 111 to preheat the biomass raw material 12. The heating temperature is preferably in the range of 60 ° C to 100 ° C, more preferably in the range of 80 ° C to 98 ° C. By preheating the biomass material 12, the viscosity of the biomass material 12 in a slurry state can be reduced, and the difference between the temperature of the biomass material 12 and the temperature of the pretreatment unit 112 can be reduced.

前処理部112は、湿式粉砕機111から供給されるバイオマス原料12を過熱水蒸気32を用いて所定温度に所定時間加熱し、バイオマス原料12を部分的に加水分解して前処理済バイオマス13を製造する反応装置であることが好ましい。
供給する水蒸気は90℃〜150℃(4.7MPa)の範囲の過熱水蒸気が好ましい。加熱温度が90℃以下では加水分解が進まず、150℃以上では加水分解が進みすぎて低沸点成分や非凝縮成分が多く生成し、目的物の収率が低下することがある。
The pretreatment unit 112 heats the biomass raw material 12 supplied from the wet pulverizer 111 to a predetermined temperature using the superheated steam 32 for a predetermined time, and partially hydrolyzes the biomass raw material 12 to produce the pretreated biomass 13. It is preferable that the reaction apparatus.
The supplied steam is preferably superheated steam in the range of 90 ° C. to 150 ° C. (4.7 MPa). If the heating temperature is 90 ° C. or lower, hydrolysis does not proceed, and if it is 150 ° C. or higher, hydrolysis proceeds too much, so that many low-boiling components and non-condensed components are produced, and the yield of the target product may be reduced.

バイオマス原料12の滞留時間は、反応温度に反比例し、反応温度が高温であれば比較的短時間で済み、低温であれば長時間が必要である。反応時間は3分〜300分の範囲が好ましく、10分〜150分の範囲がより好ましい。滞留時間が3分以下では、加水分解反応が十分に進行せず、300分以上では、加水分解反応が進みすぎて、非凝縮成分が多く生成して炭素収率が低下するようになる。
前処理部112から供給される前処理済バイオマス13は、供給温度において、50000cP以下、より好ましくは30000cPの範囲の粘度を有することが好ましい。
The residence time of the biomass raw material 12 is inversely proportional to the reaction temperature. A relatively short time is required if the reaction temperature is high, and a long time is required if the reaction temperature is low. The reaction time is preferably in the range of 3 minutes to 300 minutes, more preferably in the range of 10 minutes to 150 minutes. If the residence time is 3 minutes or less, the hydrolysis reaction does not proceed sufficiently. If the residence time is 300 minutes or more, the hydrolysis reaction proceeds excessively, so that a large amount of non-condensed components are produced and the carbon yield is lowered.
The pretreated biomass 13 supplied from the pretreatment unit 112 preferably has a viscosity in the range of 50000 cP or less, more preferably 30000 cP at the supply temperature.

前処理済バイオマス13は、前処理部112からバイオマス熱分解オイル製造装置本体120に供給される。
図2に示すように、バイオマス熱分解オイル製造装置本体120は、前処理部112と連結する加圧フィーダー121と、加圧フィーダー121と連結するマイクロ波反応管130と、反応管の他端に設けられた圧力制御弁132と、マイクロ波反応管130を加熱するマイクロ波加熱装置122と、を備えることが好ましい。
The pretreated biomass 13 is supplied from the pretreatment unit 112 to the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120.
As shown in FIG. 2, the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120 includes a pressure feeder 121 connected to the pretreatment unit 112, a microwave reaction tube 130 connected to the pressure feeder 121, and the other end of the reaction tube. It is preferable to include a pressure control valve 132 provided and a microwave heating device 122 that heats the microwave reaction tube 130.

加圧フィーダー121は、前処理済バイオマス13に過熱水蒸気を加圧して供給し、所定量の前処理済バイオマス13をマイクロ波反応管130に圧送することが好ましい。過熱水蒸気の温度は120℃(2.0MPa)〜180℃(10MPa)の範囲が好ましく、120℃〜150℃の範囲がより好ましい。
過熱水蒸気の温度は2.0MPa(120℃)より低いと、圧力が不足して前処理済バイオマス13を搬送できないことがあり、10MPa(180℃)より高いと前処理済バイオマス13の分解反応が進行しすぎて分解物が生成し、収率が低下することがある。
It is preferable that the pressurized feeder 121 pressurizes and supplies superheated steam to the pretreated biomass 13 and feeds a predetermined amount of the pretreated biomass 13 to the microwave reaction tube 130. The temperature of the superheated steam is preferably in the range of 120 ° C. (2.0 MPa) to 180 ° C. (10 MPa), and more preferably in the range of 120 ° C. to 150 ° C.
When the temperature of the superheated steam is lower than 2.0 MPa (120 ° C.), the pressure may be insufficient to transport the pretreated biomass 13. When the temperature of the superheated steam is higher than 10 MPa (180 ° C.), the decomposition reaction of the pretreated biomass 13 may occur. It progresses too much and a decomposition product may be generated, resulting in a decrease in yield.

マイクロ波反応管130は、一端で加圧フィーダー121と連結し、他端で圧力制御弁132と連結する。マイクロ波反応管130の材質は、マイクロ波を吸収しない材質を有し本発明で用いることができるものであれば何れでも良い。好ましい例として、セラミックス、石英、サファイヤ、アルミナ、窒化ケイ素を挙げることができる。より好ましい実例として、セラミックスを示すことができる。   The microwave reaction tube 130 is connected to the pressure feeder 121 at one end and to the pressure control valve 132 at the other end. The microwave reaction tube 130 may be made of any material that does not absorb microwaves and can be used in the present invention. Preferred examples include ceramics, quartz, sapphire, alumina, and silicon nitride. As a more preferable example, ceramics can be shown.

マイクロ波加熱装置122は、マイクロ波をマイクロ波反応管130に照射しマイクロ波反応管130を加熱することができるものであれば、形式は制限されない。反応効率を上げるためには、マイクロ波発振器123と、マイクロ波共振器129と、を備えるマイクロ波加熱装置122が好ましい。
より好ましい実例として、図1に示す、、マイクロ波発振器123と、内面が金属製の円筒形空間126を有し、円筒形空間126の内部に磁界の向きが円筒形空間126の中心軸128に平行で磁界の大きさが円筒形空間126の円筒の中心軸方向及び円周方向に一定な軸対称のマイクロ波電磁界を発生させるマイクロ波共振器129と、マイクロ波共振器129と中心軸を共有するように設置されたマイクロ波反応管130と、を有するバイオマス熱分解オイル製造装置本体120を挙げることができる。
The type of the microwave heating device 122 is not limited as long as it can irradiate the microwave reaction tube 130 with microwaves and heat the microwave reaction tube 130. In order to increase the reaction efficiency, a microwave heating device 122 including a microwave oscillator 123 and a microwave resonator 129 is preferable.
As a more preferable example, the microwave oscillator 123 shown in FIG. 1 and a cylindrical space 126 made of metal are provided on the inner surface, and the direction of the magnetic field is in the central axis 128 of the cylindrical space 126 inside the cylindrical space 126. A microwave resonator 129 that generates an axisymmetric microwave electromagnetic field that is parallel and has a constant magnetic field in the cylindrical axial direction of the cylindrical space 126 in the central axis direction and the circumferential direction, and the microwave resonator 129 and the central axis. The biomass pyrolysis oil manufacturing apparatus main body 120 which has the microwave reaction tube 130 installed so that it may share can be mentioned.

マイクロ波反応管130にマイクロ波加熱装置122からマイクロ波を照射すると、前処理済バイオマス13に含まれる炭素材料がマイクロ波を吸収し発熱して前処理済バイオマス13を加熱することができる。前処理済バイオマス13の加熱温度は、120℃〜347℃の温度範囲が好ましく、より好ましくは、150℃〜347℃の範囲であり、更に好ましくは200℃〜347℃の温度範囲を例示することができる。
前処理済バイオマス13は、120℃〜347℃の温度範囲に加熱されることによって粗バイオマス熱分解オイル59に変換される。バイオマス10は水分を含むので水が沸騰し、マイクロ波反応管130内は加圧状態となる。圧力は、2〜22MPaの範囲であることが好ましい。
マイクロ波発振器123は被照射物を急速に加熱できるので、反応時間は10秒〜600秒の範囲であることができる。
生成した高温高圧の粗バイオマス熱分解オイル59は、圧力制御弁132から、常圧の熱分解オイル受器190へ放出される。
When the microwave reaction tube 130 is irradiated with microwaves from the microwave heating device 122, the carbon material contained in the pretreated biomass 13 absorbs microwaves and generates heat to heat the pretreated biomass 13. The heating temperature of the pretreated biomass 13 is preferably in the temperature range of 120 ° C to 347 ° C, more preferably in the range of 150 ° C to 347 ° C, and still more preferably in the temperature range of 200 ° C to 347 ° C. Can do.
The pretreated biomass 13 is converted into the crude biomass pyrolysis oil 59 by being heated to a temperature range of 120 ° C to 347 ° C. Since the biomass 10 contains water, the water boils and the microwave reaction tube 130 is pressurized. The pressure is preferably in the range of 2 to 22 MPa.
Since the microwave oscillator 123 can rapidly heat the irradiated object, the reaction time can be in the range of 10 seconds to 600 seconds.
The generated high-temperature and high-pressure crude biomass pyrolysis oil 59 is discharged from the pressure control valve 132 to a normal-pressure pyrolysis oil receiver 190.

熱分解オイル受器190は、圧力制御弁132に連結し、高温高圧の粗バイオマス熱分解オイル59が放出される熱分解オイル放出部185と、熱分解オイル放出部185の底部に設けられた熱分解オイル出口188と、ろ過器189と、加圧水蒸気を凝縮させる凝縮器186と、非凝縮成分出口187と、を備えることが好ましい。
圧力制御弁132から熱分解オイル放出部185に放出された高温高圧の粗バイオマス熱分解オイル59は、不揮発成分が熱分解オイル放出部185の下部へ移動し、気化していた凝縮成分61が凝縮器186で凝縮されて熱分解オイル放出部185へ還流し、非凝縮成分62が非凝縮成分出口187を通過して排出される。不揮発成分と凝縮成分61は、熱分解オイル出口188からろ過器189を通過し、バイオマス熱分解オイル60と回収した炭素材料20に分離される。
The pyrolysis oil receiver 190 is connected to the pressure control valve 132, the pyrolysis oil discharge part 185 from which the high-temperature and high-pressure crude biomass pyrolysis oil 59 is discharged, and the heat provided at the bottom of the pyrolysis oil discharge part 185. It is preferable to provide a cracked oil outlet 188, a filter 189, a condenser 186 for condensing pressurized water vapor, and a non-condensed component outlet 187.
In the high-temperature and high-pressure crude biomass pyrolysis oil 59 released from the pressure control valve 132 to the pyrolysis oil discharge section 185, the non-volatile component moves to the lower part of the pyrolysis oil discharge section 185, and the condensed component 61 that has been vaporized is condensed. Condensed in the vessel 186 and refluxed to the pyrolysis oil discharge unit 185, the non-condensed component 62 passes through the non-condensed component outlet 187 and is discharged. The non-volatile component and the condensed component 61 pass through the filter 189 from the pyrolysis oil outlet 188 and are separated into the biomass pyrolysis oil 60 and the recovered carbon material 20.

固体酸触媒22を添加することによって、バイオマス前処理部110における加水分解反応、及びバイオマス熱分解オイル製造装置本体120におけるバイオマスの分解反応を促進することができるので、バイオマス前処理部110及びバイオマス熱分解オイル製造装置本体120の反応温度を低下させることが可能になり、炭素材料及び非凝縮成分の生成量を減少させ、収率を向上することが可能である。
しかし、固体酸触媒22はスルホン酸を含む物質であって、構成元素として硫黄元素を含む。本実施例では、スルホン酸は触媒毒を有さず、試験製造においても水素透過性金属膜やペロブスカイト触媒の活性の低下は見られなかった。しかし、固体酸触媒22の分解による触媒毒の発生や、不純物によって触媒毒が混入するのを防ぐ注意が必要となる。
Since the hydrolysis reaction in the biomass pretreatment unit 110 and the biomass decomposition reaction in the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120 can be promoted by adding the solid acid catalyst 22, the biomass pretreatment unit 110 and the biomass heat The reaction temperature of the cracked oil production apparatus main body 120 can be lowered, the amount of carbon material and non-condensed components produced can be reduced, and the yield can be improved.
However, the solid acid catalyst 22 is a substance containing sulfonic acid and contains sulfur element as a constituent element. In this example, the sulfonic acid did not have a catalyst poison, and the activity of the hydrogen permeable metal membrane and the perovskite catalyst was not reduced in the test production. However, care must be taken to prevent the generation of catalyst poisons due to the decomposition of the solid acid catalyst 22 and the contamination of the catalyst poisons by impurities.

(第3実施形態)
図3は、本発明の第3実施形態に係るバイオマス熱分解オイル製造装置を示す概略図である。本発明の第3実施形態は、製造したバイオマス熱分解オイルを熱分解オイルガス化装置に連続的に供給することを特徴とする。
図3に示すように、本発明の第3実施形態で用いるバイオマス熱分解オイル製造装置100は、バイオマス前処理部110と、バイオマス熱分解オイル製造装置本体120と、熱分解オイルガス化装置150と、分離精製装置160と、を含んで構成されることが好ましい。
バイオマス前処理部110とバイオマス熱分解オイル製造装置本体120とは、図1又は2に示した第1実施形態又は第2実施形態の装置と同様なので説明を省略する。
(Third embodiment)
FIG. 3 is a schematic view showing a biomass pyrolysis oil production apparatus according to the third embodiment of the present invention. The third embodiment of the present invention is characterized in that the produced biomass pyrolysis oil is continuously supplied to the pyrolysis oil gasifier.
As shown in FIG. 3, the biomass pyrolysis oil production apparatus 100 used in the third embodiment of the present invention includes a biomass pretreatment unit 110, a biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120, and a pyrolysis oil gasification apparatus 150. The separation and purification device 160 is preferably included.
The biomass pretreatment unit 110 and the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120 are the same as the apparatus of the first embodiment or the second embodiment shown in FIG.

熱分解オイルガス化装置150は、バイオマス熱分解オイル製造装置本体120で製造されたバイオマス熱分解オイル60を、過熱水蒸気中で加熱して水素ガス40と一酸化炭素50とを含む水性ガス52に変換する装置であり、分離精製装置160は、バイオマス熱分解オイル製造装置本体120で生成したガスと回収した炭素材料20それぞれを分離精製する装置であることが好ましい。   The pyrolysis oil gasification apparatus 150 heats the biomass pyrolysis oil 60 produced by the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120 in superheated steam to form a water gas 52 containing hydrogen gas 40 and carbon monoxide 50. Preferably, the separation and purification device 160 is a device that separates and purifies the gas generated in the biomass pyrolysis oil production device main body 120 and the recovered carbon material 20.

図4は、本発明の第3実施形に係るバイオマス熱分解オイル製造装置の熱分解オイルガス化装置の図である。
図4に示すように、本発明の第3実施形の熱分解オイルガス化装置151は、圧力制御弁132と連通する外管157と内管159とを有するインライン式高周波誘導加熱装置であることが好ましい。所望によって、圧力制御弁132と熱分解オイルガス化装置150との間に、濾過装置を設けることができる。
FIG. 4 is a diagram of a pyrolysis oil gasification device of a biomass pyrolysis oil production device according to a third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 4, the pyrolysis oil gasifier 151 according to the third embodiment of the present invention is an inline high-frequency induction heating device having an outer tube 157 and an inner tube 159 communicating with the pressure control valve 132. Is preferred. If desired, a filtration device can be provided between the pressure control valve 132 and the pyrolysis oil gasifier 150.

外管157は、非磁性体で形成された筒状の容器であって、外管157の一端に設けられ、バイオマス熱分解オイル製造装置本体120の出口である圧力制御弁132と連通するガス化装置入口154と、バイオマス熱分解オイルを常圧で気化させる膨脹部141と、外管157の内部に設けられ磁性体で形成された発熱体156と、外管157の他端に設けられ、固体・気体分離器162に連通するガス化装置出口155と、外管157の外周に卷回された高周波電磁誘導コイル158と、を備え、外管と内管の間に増感熱触媒142を充填することが好ましい。   The outer tube 157 is a cylindrical container formed of a non-magnetic material, and is provided at one end of the outer tube 157 and is gasified to communicate with a pressure control valve 132 that is an outlet of the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120. A device inlet 154, an expansion part 141 for vaporizing biomass pyrolysis oil at normal pressure, a heating element 156 provided inside the outer tube 157 and formed of a magnetic material, and provided at the other end of the outer tube 157 A gasifier outlet 155 communicated with the gas separator 162 and a high-frequency electromagnetic induction coil 158 wound around the outer circumference of the outer pipe 157, and the sensitized heat catalyst 142 is filled between the outer pipe and the inner pipe. It is preferable.

内管159は、前記外管の内部に設けられた1以上の管であって、水素透過膜222から形成され、外管157の側壁を貫通して水素ガス出口218と連通することが好ましい。
内管159を形成する水素透過膜222は、水素透過性を有するゼオライト膜226と多孔質体で形成された支持体220とを含んで形成されることができる。ゼオライト膜226は、SODゼオライトが好ましい。
The inner tube 159 is one or more tubes provided inside the outer tube, and is preferably formed of the hydrogen permeable membrane 222 and penetrates the side wall of the outer tube 157 and communicates with the hydrogen gas outlet 218.
The hydrogen permeable membrane 222 that forms the inner tube 159 may include a zeolite membrane 226 having hydrogen permeability and a support 220 formed of a porous material. The zeolite membrane 226 is preferably SOD zeolite.

増感熱触媒142は、気化したバイオマス熱分解オイルに含まれる炭素材料20などの固体成分を分解するための触媒である。増感熱触媒142は、本発明の目的にかなうものであれば何れでも支障ないが、特に好ましい例として、ニッケルをドープしたペロブスカイト触媒を挙げることができる。   The sensitized heat catalyst 142 is a catalyst for decomposing solid components such as the carbon material 20 contained in the vaporized biomass pyrolysis oil. Any sensitizing heat catalyst 142 may be used as long as it meets the object of the present invention, and a nickel-doped perovskite catalyst can be cited as a particularly preferred example.

増感熱触媒142としては、鉄、マンガン、亜鉛、銅、ニッケル等の遷移金属を含む触媒が好ましい。これらの中で、ニッケルをドープしたペロブスカイト酸化物触媒が特に好ましい。
ペロブスカイト酸化物とは、ペロブスカイト(灰チタン石、CaTiO3)と同じ結晶構造からなる遷移金属酸化物である。
The sensitizing heat catalyst 142 is preferably a catalyst containing a transition metal such as iron, manganese, zinc, copper, or nickel. Of these, nickel-doped perovskite oxide catalysts are particularly preferred.
The perovskite oxide is a transition metal oxide having the same crystal structure as that of perovskite (apatite, CaTiO3).

SODゼオライトは、水素ガス40と水蒸気30とを共に通過させるので、SODゼオライト膜226を有する水素透過膜222から形成された内管159を用いる場合は、更に、水素ガス40と水蒸気30との中の何れか一方のみを通過させる水蒸気分離器170を備えることが好ましい。   Since the SOD zeolite passes both the hydrogen gas 40 and the water vapor 30, when using the inner tube 159 formed of the hydrogen permeable membrane 222 having the SOD zeolite membrane 226, the hydrogen gas 40 and the water vapor 30 are further It is preferable to provide a water vapor separator 170 that allows only one of them to pass.

磁性体で形成された発熱体156は、外管157の外周に卷回された高周波電磁誘導コイル158から発信される高周波によって誘導電流を発生して発熱する磁性体であればよい。外管内部の温度分布を均一にするためには均一に配置されることが好ましく、外管内部の圧力損失が少ないことが望ましく、伝熱効果を上げるためには表面積の広いものが好ましい。
本実施例で用いた高周波電磁誘導コイル158は、基本構造として第一高周波工業株式会社製のインラインヒーターを用いた。
The heating element 156 formed of a magnetic material may be any magnetic material that generates heat by generating an induction current with a high frequency transmitted from the high frequency electromagnetic induction coil 158 wound around the outer periphery of the outer tube 157. In order to make the temperature distribution inside the outer tube uniform, it is preferably arranged uniformly, it is desirable that the pressure loss inside the outer tube is small, and in order to increase the heat transfer effect, those having a large surface area are preferable.
The high frequency electromagnetic induction coil 158 used in the present example used an in-line heater manufactured by Daiichi High Frequency Industrial Co., Ltd. as a basic structure.

バイオマス熱分解オイル製造装置本体120で製造された高温高圧のバイオマス熱分解オイルは、圧力制御弁132から常圧の膨張部141に放出されることによって気化する。この時気化熱と断熱膨張とによる反応温度の低下を補うために500〜1000℃の過熱水蒸気32を供給することができる。   The high-temperature and high-pressure biomass pyrolysis oil produced by the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120 is vaporized by being discharged from the pressure control valve 132 to the normal-pressure expansion part 141. At this time, 500 to 1000 ° C. superheated steam 32 can be supplied in order to compensate for a decrease in reaction temperature due to vaporization heat and adiabatic expansion.

バイオマス熱分解オイルは、380℃以上に加熱すると発熱しながら自己分解する。従って、反応開始時は高周波誘導加熱装置で加熱し、反応が定常状態になった後は温度制御を行えばよい。反応温度は380〜850℃の範囲が好ましく、より好ましくは500〜800℃の範囲である。380℃以下では自発分解が進行せず、450℃以下では、下記(1)に示す逆シフト反応が進行して、一酸化炭素の含有量が減少する。850℃より高温では、自己分解反応が急速に進みすぎる。   Biomass pyrolysis oil self-decomposes while generating heat when heated to 380 ° C or higher. Therefore, heating is performed with a high-frequency induction heating device at the start of the reaction, and temperature control may be performed after the reaction reaches a steady state. The reaction temperature is preferably in the range of 380 to 850 ° C, more preferably in the range of 500 to 800 ° C. At 380 ° C. or lower, spontaneous decomposition does not proceed, and at 450 ° C. or lower, the reverse shift reaction shown in the following (1) proceeds and the carbon monoxide content decreases. At temperatures higher than 850 ° C., the self-decomposition reaction proceeds too rapidly.

Figure 2013112802
Figure 2013112802

図5は本発明の第3実施形に係るバイオマス熱分解オイル製造装置の分離精製装置を示す図である。
図5に示すように、分離精製装置160は、ガス化装置出口155に連通するサイクロン式の固体・気体分離器162と、水素ガス出口218に連結された水蒸気分離器170を備えることが好ましい。
FIG. 5 is a diagram showing a separation and purification device of the biomass pyrolysis oil production device according to the third embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 5, the separation and purification device 160 preferably includes a cyclone solid / gas separator 162 communicating with the gasifier outlet 155 and a water vapor separator 170 connected to the hydrogen gas outlet 218.

水蒸気分離器170に適用される水蒸気分離膜は、本発明の目的にかなうものであれば特に制限されないが、好ましい例としてSOD型ゼオライト膜及び白金又はニオブを主成分とする水素透過性金属膜を挙げることができる。水蒸気分離器170を通過して水素ガス40が得られる。純粋な水素を得るためには、水素透過性金属膜を有する水蒸気分離器170が好ましい。この場合のSOD型ゼオライト膜は、水素透過膜として作用するが、水蒸気も一部通過させる。   The water vapor separation membrane applied to the water vapor separator 170 is not particularly limited as long as it meets the object of the present invention, but preferred examples include an SOD type zeolite membrane and a hydrogen permeable metal membrane mainly composed of platinum or niobium. Can be mentioned. The hydrogen gas 40 is obtained through the steam separator 170. In order to obtain pure hydrogen, the water vapor separator 170 having a hydrogen permeable metal membrane is preferable. The SOD type zeolite membrane in this case acts as a hydrogen permeable membrane, but also partially passes water vapor.

サイクロン式の固体・気体分離器162は、炭素材料20と、気体成分を分離する。炭素材料出口164から得られた炭素材料20は回収して再使用する。
固体・気体分離器162の気体成分出口166に連通して、水蒸気通過膜を備える水蒸気分離器170が連結される。水蒸気通過膜としては、SOD型ゼオライト膜が好ましい。この場合のSOD型ゼオライト膜は、水蒸気透過膜として作用し、水蒸気と一酸化炭素とを分離し、一酸化炭素が水蒸気通過膜を透過しなかった気体の出口である一酸化炭素出口177から得られる。
The cyclone solid / gas separator 162 separates the carbon material 20 and the gas component. The carbon material 20 obtained from the carbon material outlet 164 is recovered and reused.
A water vapor separator 170 having a water vapor passage membrane is connected to the gas component outlet 166 of the solid / gas separator 162. As the water vapor passing membrane, an SOD type zeolite membrane is preferable. The SOD type zeolite membrane in this case acts as a water vapor permeable membrane, separates water vapor and carbon monoxide, and is obtained from a carbon monoxide outlet 177, which is an outlet for gas that did not pass through the water vapor permeable membrane. It is done.

サイクロン式の固体・気体分離器162の気体成分出口166と水蒸気分離器170との間に微粒子を除去する除塵器180と硫黄分を除去する脱硫器181を連結することができる。また、一酸化炭素出口177に連通して、SOD型ゼオライト膜を備える炭酸ガス分離器184を連結することができる。   A dust remover 180 for removing fine particles and a desulfurizer 181 for removing sulfur can be connected between the gas component outlet 166 of the cyclone-type solid / gas separator 162 and the water vapor separator 170. Further, a carbon dioxide separator 184 having an SOD type zeolite membrane can be connected to the carbon monoxide outlet 177.

ジメチルエーテルを製造するのに用いる水性ガスは、水素ガスと一酸化炭素ガスの比率が2:1である。一方、炭素から水性ガスを製造する場合、生成する水素ガスと一酸化炭素ガスの比率は、化学量論的には1:1であり、炭化水素から水性ガスを製造する場合の比率は2:1である。水性ガスは、一般的に水素ガスの比率が低すぎることが多い。   The water gas used to produce dimethyl ether has a 2: 1 ratio of hydrogen gas to carbon monoxide gas. On the other hand, when water gas is produced from carbon, the ratio of the generated hydrogen gas to carbon monoxide gas is stoichiometrically 1: 1, and the ratio when water gas is produced from hydrocarbon is 2: 1. Water gas generally has a hydrogen gas ratio that is often too low.

図6は、本発明の第4実施例に係るバイオマス熱分解オイル製造装置の水性ガス成分調整装置の図である。図6に示すように、本実施例では、水性ガス成分調整装置192は、脱硫器181と水蒸気分離器170を連通する管路194に分岐管195を設け、管路194を通過する気体成分70の一部を岐管195に分流する。分流された気体成分70中の一酸化炭素50を、逆シフト反応器183を用いて水素ガスに変換し、生成した水素ガスを水素選択性金属膜を有する水素分離器196を用いて分離して水素ガス40を製造する。これによって水素ガスの比率を増大させ、製造した水性ガスの成分比を調整することができる。   FIG. 6 is a view of the water gas component adjusting device of the biomass pyrolysis oil production device according to the fourth embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in this embodiment, the water gas component adjusting device 192 is provided with a branch pipe 195 in a pipe line 194 that connects the desulfurizer 181 and the water vapor separator 170, and the gas component 70 that passes through the pipe line 194. A part of is diverted to the branch 195. The carbon monoxide 50 in the diverted gas component 70 is converted into hydrogen gas using a reverse shift reactor 183, and the generated hydrogen gas is separated using a hydrogen separator 196 having a hydrogen-selective metal membrane. Hydrogen gas 40 is produced. Thereby, the ratio of hydrogen gas can be increased, and the component ratio of the produced water gas can be adjusted.

図7は本発明の第4実施形に係る熱分解オイルガス化装置である。
本発明の第4実施形態は、図3に示すバイオマス熱分解オイル製造装置を示す概略図において、熱分解オイルガス化装置150の内管159が、水素透過性を有する金属膜を含んで形成されることを特徴とする。
FIG. 7 shows a pyrolysis oil gasifier according to the fourth embodiment of the present invention.
In the fourth embodiment of the present invention, in the schematic diagram showing the biomass pyrolysis oil production apparatus shown in FIG. 3, the inner pipe 159 of the pyrolysis oil gasification apparatus 150 is formed including a metal film having hydrogen permeability. It is characterized by that.

図7に示すように、熱分解オイルガス化装置152は、圧力制御弁132と連通する外管157と内管159とを有するインライン式高周波誘導加熱装置であることが好ましい。所望によって、圧力制御弁132と熱分解オイルガス化装置150との間に、濾過装置を設けることができる。   As shown in FIG. 7, the pyrolysis oil gasifier 152 is preferably an inline high-frequency induction heating device having an outer tube 157 and an inner tube 159 communicating with the pressure control valve 132. If desired, a filtration device can be provided between the pressure control valve 132 and the pyrolysis oil gasifier 150.

外管157は、非磁性体で形成された筒状の容器であって、外管157の一端に設けられ、バイオマス熱分解オイル製造装置本体120の出口である圧力制御弁132と連通するガス化装置入口154と、バイオマス熱分解オイルを常圧で気化させる膨脹部141と、外管157の他端に設けられ、固体・気体分離装置160に連通するガス化装置出口155と、外管157の外周に卷回された高周波電磁誘導コイル158と、を備える。   The outer tube 157 is a cylindrical container formed of a non-magnetic material, and is provided at one end of the outer tube 157 and is gasified to communicate with a pressure control valve 132 that is an outlet of the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120. An apparatus inlet 154, an expansion part 141 for vaporizing biomass pyrolysis oil at normal pressure, a gasifier outlet 155 provided at the other end of the outer pipe 157 and communicating with the solid / gas separator 160, and an outer pipe 157 A high-frequency electromagnetic induction coil 158 wound around the outer periphery.

内管159は、前記外管の内部に設けられた1以上の管であって、水素透過膜223から形成され、外管157の側壁を貫通して水素ガス出口と連通することが好ましい。
内管159を形成する水素透過膜223が、水素透過性金属膜224と多孔質体で形成された支持体220とを含んで形成されることを特徴とする。
The inner pipe 159 is one or more pipes provided inside the outer pipe, and is preferably formed of the hydrogen permeable membrane 223 and penetrates the side wall of the outer pipe 157 and communicates with the hydrogen gas outlet.
The hydrogen permeable membrane 223 forming the inner tube 159 is characterized by including a hydrogen permeable metal membrane 224 and a support 220 formed of a porous body.

白金又はニオブを主成分とする水素透過性金属膜224を挙げることができる。水素透過性金属膜224は、白金と、パラジウムと、バナジウムと、ニオブと、タングステンと、モリブデンと、の中から選ばれる1以上の金属元素を含む金属膜であることが好ましく、水素透過性金属膜224が、白金と、パラジウムと、ニオブにタングステン又は及びモリブデンを添加した合金と、の中から選ばれる金属膜であることがより好ましい。
水素透過性金属膜224は、高周波電磁誘導加熱装置の発熱体を兼ねるので、本実施例の熱分解オイルガス化装置152は別途の発熱体は必要ない。
A hydrogen permeable metal film 224 mainly composed of platinum or niobium can be given. The hydrogen permeable metal film 224 is preferably a metal film containing one or more metal elements selected from platinum, palladium, vanadium, niobium, tungsten, and molybdenum. More preferably, the film 224 is a metal film selected from platinum, palladium, and an alloy obtained by adding tungsten or molybdenum to niobium.
Since the hydrogen permeable metal film 224 also serves as a heating element of the high frequency electromagnetic induction heating device, the pyrolysis oil gasifier 152 of this embodiment does not require a separate heating element.

外管と内管の間に増感熱触媒142を充填することが好ましい。増感熱触媒142は、気化したバイオマス熱分解オイルに含まれる炭素材料20などの固体成分を分解するための触媒である。増感熱触媒142は、本発明の目的にかなうものであれば何れでも支障ないが、特に好ましい例として、ニッケルを%ドープしたペロブスカイト触媒を挙げることができる。   It is preferable to fill the sensitized heat catalyst 142 between the outer tube and the inner tube. The sensitized heat catalyst 142 is a catalyst for decomposing solid components such as the carbon material 20 contained in the vaporized biomass pyrolysis oil. Any sensitizing heat catalyst 142 may be used as long as it meets the object of the present invention, and a particularly preferred example is a perovskite catalyst doped with nickel.

磁性体で形成された発熱体156は、外管157の外周に卷回された高周波電磁誘導コイル158から発信される高周波によって誘導電流を発生して発熱する磁性体であればよい。外管内部の温度分布を均一にするためには均一に配置されることが好ましく、外管内部の圧力損失が少ないことが望ましく、伝熱効果を上げるためには表面積の広いものが好ましい。
本実施例で用いた高周波電磁誘導コイル158は、基本構造として第一高周波工業株式会社製のインラインヒーターを用いた。
The heating element 156 formed of a magnetic material may be any magnetic material that generates heat by generating an induction current with a high frequency transmitted from the high frequency electromagnetic induction coil 158 wound around the outer periphery of the outer tube 157. In order to make the temperature distribution inside the outer tube uniform, it is preferably arranged uniformly, it is desirable that the pressure loss inside the outer tube is small, and in order to increase the heat transfer effect, those having a large surface area are preferable.
The high frequency electromagnetic induction coil 158 used in the present example used an in-line heater manufactured by Daiichi High Frequency Industrial Co., Ltd. as a basic structure.

バイオマス熱分解オイル製造装置本体120で製造された高温高圧のバイオマス熱分解オイルは、圧力制御弁132から常圧の膨張部141に放出されることによって気化する。この時気化熱と断熱膨張とによる反応温度の低下を補うために500〜1000℃の過熱水蒸気32を供給することができる。   The high-temperature and high-pressure biomass pyrolysis oil produced by the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 120 is vaporized by being discharged from the pressure control valve 132 to the normal-pressure expansion part 141. At this time, 500 to 1000 ° C. superheated steam 32 can be supplied in order to compensate for a decrease in reaction temperature due to vaporization heat and adiabatic expansion.

図8は本発明の第5実施形に係るバイオマス熱分解オイル製造装置の分離精製装置を示す図である。
図8に示すように、分離精製装置160は、ガス化装置出口155に連通するサイクロン式の固体・気体分離器162を備えることが好ましい。第5実施形に係るバイオマス熱分解オイル製造装置152は、内管に水素透過性金属膜224を備えるので、水素ガス出口218からは純度が高い水素ガスが得られから、別途の水素ガス精製設備は必要ないことが多い。
FIG. 8 is a diagram showing a separation and purification device of the biomass pyrolysis oil production device according to the fifth embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 8, the separation and purification device 160 preferably includes a cyclone solid / gas separator 162 communicating with the gasifier outlet 155. Since the biomass pyrolysis oil production apparatus 152 according to the fifth embodiment includes the hydrogen permeable metal membrane 224 in the inner pipe, a high-purity hydrogen gas is obtained from the hydrogen gas outlet 218, and thus a separate hydrogen gas purification facility is provided. Is often unnecessary.

サイクロン式の固体・気体分離器162は、炭素材料20と、気体成分を分離する。炭素材料出口164から得られた炭素材料20は回収して再使用する。
固体・気体分離器162の気体成分出口166に連通して、水蒸気通過膜を備える水蒸気分離器170が連結される。水蒸気通過膜としては、SOD型ゼオライト膜が好ましい。この場合のSOD型ゼオライト膜は、水蒸気透過膜として作用し、水蒸気と一酸化炭素とを分離し、一酸化炭素が水蒸気通過膜を透過しなかった気体の出口である一酸化炭素出口177から得られる。
The cyclone solid / gas separator 162 separates the carbon material 20 and the gas component. The carbon material 20 obtained from the carbon material outlet 164 is recovered and reused.
A water vapor separator 170 having a water vapor passage membrane is connected to the gas component outlet 166 of the solid / gas separator 162. As the water vapor passing membrane, an SOD type zeolite membrane is preferable. The SOD type zeolite membrane in this case acts as a water vapor permeable membrane, separates water vapor and carbon monoxide, and is obtained from a carbon monoxide outlet 177, which is an outlet for gas that did not pass through the water vapor permeable membrane. It is done.

サイクロン式の固体・気体分離器162の気体成分出口166と水蒸気分離器170との間に微粒子を除去する除塵器180と硫黄分を除去する脱硫器181を連結することができる。また、一酸化炭素出口177に連通して、SOD型ゼオライト膜を備える炭酸ガス分離器184を連結することができる。   A dust remover 180 for removing fine particles and a desulfurizer 181 for removing sulfur can be connected between the gas component outlet 166 of the cyclone-type solid / gas separator 162 and the water vapor separator 170. Further, a carbon dioxide separator 184 having an SOD type zeolite membrane can be connected to the carbon monoxide outlet 177.

ジメチルエーテルを製造するのに用いる水性ガスは、水素ガスと一酸化炭素ガスの比率が2:1である。一方、炭素から水性ガスを製造する場合、生成する水素ガスと一酸化炭素ガスの比率は、化学量論的には1:1であり、炭化水素から水性ガスを製造する場合の比率は2:1である。水性ガスは、一般的に水素ガスの比率が低すぎることが多い。   The water gas used to produce dimethyl ether has a 2: 1 ratio of hydrogen gas to carbon monoxide gas. On the other hand, when water gas is produced from carbon, the ratio of the generated hydrogen gas to carbon monoxide gas is stoichiometrically 1: 1, and the ratio when water gas is produced from hydrocarbon is 2: 1. Water gas generally has a hydrogen gas ratio that is often too low.

図6は、本発明の第3実施例に係るバイオマス熱分解オイル製造装置の水性ガス成分調整装置の図である。図6に示すように、本実施例では、水性ガス成分調整装置192は、脱硫器181と水蒸気分離器170を連通する管路194に分岐管195を設け、管路194を通過する気体成分70の一部を岐管195に分流しする。分流された気体成分70中の一酸化炭素50を、逆シフト反応器183を用いて水素ガスに変換し、生成した水素ガスを水素選択性金属膜を有する水素分離器196を用いて分離して水素ガス40を製造する。これによって水素ガスの比率を増大させ、製造した水性ガスの成分比を調整することができる。   FIG. 6 is a view of the water gas component adjusting device of the biomass pyrolysis oil production device according to the third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, in this embodiment, the water gas component adjusting device 192 is provided with a branch pipe 195 in a pipe line 194 that connects the desulfurizer 181 and the water vapor separator 170, and the gas component 70 that passes through the pipe line 194. A part of is diverted to the branch 195. The carbon monoxide 50 in the diverted gas component 70 is converted into hydrogen gas using a reverse shift reactor 183, and the generated hydrogen gas is separated using a hydrogen separator 196 having a hydrogen-selective metal membrane. Hydrogen gas 40 is produced. Thereby, the ratio of hydrogen gas can be increased, and the component ratio of the produced water gas can be adjusted.

図9は、ジメチルエーテル製造装置の概略図である。
図9に示すように、ジメチルエーテル製造装置300は、水素ガス40と一酸化炭素50を混合して水性ガス52を製造してメタノール製造装置302に供給して、Cu、Zn、Cr、Al、Au、又はZrの何れかの元素を1種類以上含む触媒を用いて、マイクロ波加熱によって120〜300℃で加熱してメタにールを製造し、メタノールをアルミナ、シリカ等の公知の脱水触媒を用いて、マイクロ波加熱装置を備えるエーテル化装置303で200〜350℃に加熱することによってジメチルエーテルを製造することができる。
FIG. 9 is a schematic view of a dimethyl ether production apparatus.
As shown in FIG. 9, the dimethyl ether production apparatus 300 mixes hydrogen gas 40 and carbon monoxide 50 to produce an aqueous gas 52 and supplies it to the methanol production apparatus 302 to obtain Cu, Zn, Cr, Al, Au. , Or a catalyst containing one or more elements of Zr is heated at 120 to 300 ° C. by microwave heating to produce methanol, and a known dehydration catalyst such as methanol or alumina is used. It can be used to produce dimethyl ether by heating to 200-350 ° C. in an etherification device 303 equipped with a microwave heating device.

(製造例1)
ニッケルドープペロブスカイト酸化物触媒の製造
クエン酸63gとエチレングリコール56mlを約350mlの水に溶かし、この水溶液に炭酸カルシウム10gを徐々に溶解後、全量を水で500mlとした溶液をカルシウム原液とした。クエン酸63gとエチレングリコール56mlを約350mlの水に溶かし、この水溶液に炭酸ストロンチウムは14.8gを徐々に溶解後、全量を水で500mlとした溶液をストロンチウム原液とした。クエン酸105gとエチレングリコール112mlを約350mlの水に溶かし、この水溶液にオルトチタン酸テトライソプロピル28.4gを加える。溶液を激しく撹拌すると、生じた白色沈殿は溶解して透明な溶液となる。これに水を加えて全量を500mlとしたものをチタン原液とした。クエン酸42gとエチレングリコール56mlを約250mlの水に溶かし、これに硝酸ニッケル6水和物29.1gを加えて、ロータリーエバポレーター中90℃で撹拌する。数時間後黄褐色のガスが発生し、このガスの発生が止まった時点で、液体に水を加えて全量を250mlとし、これをニッケル原液とした。
カルシウム原液40ml、ストロンチウム原液10ml、チタン原液50ml及びニッケル原液5mlを混合し、減圧下に濃縮した後にホットプレート上で乾固した。これを電気炉に入れて空気中300℃に加熱して、白煙の発生が止まった時点で、温度を500℃まで上げて5時間焼成した。ここで得られた固形物を乳鉢で粉末にし、良く混合した。再度空気中850℃で10時間焼成し、ニッケルドープペロブスカイト酸化物触媒を得た。
(Production Example 1)
Production of Nickel-Doped Perovskite Oxide Catalyst 63 g of citric acid and 56 ml of ethylene glycol were dissolved in about 350 ml of water, 10 g of calcium carbonate was gradually dissolved in this aqueous solution, and a total solution of 500 ml of water was used as a calcium stock solution. 63 g of citric acid and 56 ml of ethylene glycol were dissolved in about 350 ml of water, 14.8 g of strontium carbonate was gradually dissolved in this aqueous solution, and then a total solution of 500 ml with water was used as the strontium stock solution. 105 g of citric acid and 112 ml of ethylene glycol are dissolved in about 350 ml of water, and 28.4 g of tetraisopropyl orthotitanate is added to this aqueous solution. When the solution is stirred vigorously, the resulting white precipitate dissolves and becomes a clear solution. Water was added to this to make a total volume of 500 ml to obtain a titanium stock solution. 42 g of citric acid and 56 ml of ethylene glycol are dissolved in about 250 ml of water, and 29.1 g of nickel nitrate hexahydrate is added thereto and stirred at 90 ° C. in a rotary evaporator. Several hours later, a yellowish brown gas was generated. When the generation of this gas stopped, water was added to the liquid to make a total volume of 250 ml, which was used as a nickel stock solution.
40 ml of calcium stock solution, 10 ml of strontium stock solution, 50 ml of titanium stock solution and 5 ml of nickel stock solution were mixed, concentrated under reduced pressure, and then dried on a hot plate. This was put in an electric furnace and heated to 300 ° C. in the air. When the generation of white smoke stopped, the temperature was raised to 500 ° C. and baked for 5 hours. The solid obtained here was powdered in a mortar and mixed well. It was again fired at 850 ° C. for 10 hours in air to obtain a nickel-doped perovskite oxide catalyst.

(製造例2)
(1)グルコースからのスルホン酸基導入無定形炭素の製造
10gのD−グルコースを不活性ガス気流中、250℃で15時間加熱し、茶褐色の有機物粉末〔半値幅(2θ)が30°である(002)面の回折ピークが観察される。〕を得た。この粉末5gを200mLの96%硫酸に加え、これに窒素ガスを30ml/minで吹き込みながら150℃で15時間加熱することによって黒色の固体を得た。この黒色固体を300mLの蒸留水で洗浄し、洗浄後の蒸留水中の硫酸が元素分析の検出限界以下になるまでこの操作を繰り返し、スルホン酸基導入無定形炭素を得た。得られたスルホン酸基導入無定形炭素粉末の13C核磁気共鳴スペクトルの130ppm付近には縮合芳香族炭素6員環による化学シフトが現れ、140ppm付近にはスルホン酸基が結合した縮合芳香族炭素6員環による化学シフトが現れた。得られたスルホン酸基導入無定形炭素粉末の粉末X線回折パターンでは、炭素(002)面の回折ピークが確認された。(002)面の回折ピークの半値幅(2θ)は20°であった。また、このスルホン酸残基導入無定形炭素のスルホン酸密度は4.5mmol/gであった。
(Production Example 2)
(1) Production of sulfonic acid group-introduced amorphous carbon from glucose 10 g of D-glucose is heated at 250 ° C. for 15 hours in an inert gas stream, and brown organic powder [half-value width (2θ) is 30 ° A diffraction peak on the (002) plane is observed. ] Was obtained. 5 g of this powder was added to 200 mL of 96% sulfuric acid, and heated at 150 ° C. for 15 hours while blowing nitrogen gas at 30 ml / min to obtain a black solid. This black solid was washed with 300 mL of distilled water, and this operation was repeated until the sulfuric acid in the distilled water after washing was below the detection limit of elemental analysis to obtain sulfonic acid group-introduced amorphous carbon. The resulting sulfonic acid group-introduced amorphous carbon powder has a chemical shift due to a condensed aromatic carbon 6-membered ring in the vicinity of 130 ppm of the 13C nuclear magnetic resonance spectrum, and a condensed aromatic carbon 6 to which a sulfonic acid group is bonded in the vicinity of 140 ppm. A chemical shift due to the member ring appeared. In the powder X-ray diffraction pattern of the obtained sulfonic acid group-introduced amorphous carbon powder, a diffraction peak on the carbon (002) plane was confirmed. The half width (2θ) of the diffraction peak on the (002) plane was 20 °. The sulfonic acid density of the amorphous carbon introduced with sulfonic acid residues was 4.5 mmol / g.

(実施例1)
1563.8kgのおが屑10と、250kgの固体酸触媒22、及び210kgの炭素材料20と、を混合機111で均一に混合してバイオマス原料12を製造した。
バイオマス原料12に、流混合機112を用い、163.3kgの500℃の過熱水蒸気32を供給して、バイオマス原料12を加熱すると共に搬送気体として用いて加圧フィーダー121に輸送した。
バイオマス原料12を、加圧フィーダー121を用い、268.7kgの500℃の加熱水蒸気32、を加え、3.0MPaに加圧して内径20mmで長さ1000mmのセラミック管であるマイクロ波反応管130に、乾燥バイオマス供給量に換算して25kg/hrの速度で供給した。マイクロ波反応管130中のバイオマス原料12に、マイクロ波加熱装置122を用いてマイクロ波を印加した。
炭素材料20及び固体酸触媒22がマイクロ波を吸収して発熱し、バイオマス原料12は200℃に加熱され、バイオマスが重質タール成分に分解され、粗バイオマス熱分解オイル59が生成した。
マイクロ波加熱装置122は、連続式マイクロ波処理装置(日本化学機械製造株式会社製、マイクロ波出力5.0KW)を用いた。
バイオマス熱分解オイル製造装置の出口に設けられた圧力制御弁132から、高温高圧の粗バイオマス熱分解オイル59を、バイオマス熱分解オイル放出部185へ排出し、2022kgのバイオマス熱分解オイル60、及び306.2kgの非凝縮成分62を得た。非凝縮成分は、153.1kgの一酸化炭素、43.7kgのメタン、及び109.4kgの炭酸ガスを含んでいた。
原料のバイオマス、及び製造したバイオマス熱分解オイル60の元素分析を行い、元素分析値から燃焼熱量を計算したところ、それぞれ16.7MJ/kg(Dry)及び15.0MJ/kg(Dry)であったので、バイオマス熱分解オイル60のバイオマス原料12に対するエネルギー回収率は69.7%であった。
Example 1
1563.8 kg of sawdust 10, 250 kg of the solid acid catalyst 22, and 210 kg of the carbon material 20 were uniformly mixed by the mixer 111 to produce the biomass raw material 12.
The biomass raw material 12 was supplied with 163.3 kg of 500 ° C. superheated steam 32 using the flow mixer 112 to heat the biomass raw material 12 and transport it to the pressurized feeder 121 as a carrier gas.
The biomass raw material 12 is added to a microwave reaction tube 130 which is a ceramic tube having an inner diameter of 20 mm and a length of 1000 mm by adding 268.7 kg of 500 ° C. heated steam 32 using a pressure feeder 121 and pressurizing to 3.0 MPa. The amount was supplied at a rate of 25 kg / hr in terms of dry biomass supply. A microwave was applied to the biomass material 12 in the microwave reaction tube 130 using a microwave heating device 122.
The carbon material 20 and the solid acid catalyst 22 absorb microwaves and generate heat, the biomass raw material 12 is heated to 200 ° C., the biomass is decomposed into heavy tar components, and a crude biomass pyrolysis oil 59 is generated.
As the microwave heating device 122, a continuous microwave processing device (manufactured by Nippon Chemical Machinery Co., Ltd., microwave output 5.0 kW) was used.
From the pressure control valve 132 provided at the outlet of the biomass pyrolysis oil production apparatus, the high-temperature and high-pressure crude biomass pyrolysis oil 59 is discharged to the biomass pyrolysis oil discharge section 185, and 2022 kg of biomass pyrolysis oils 60 and 306 are discharged. 2 kg of non-condensable component 62 was obtained. The non-condensed components included 153.1 kg carbon monoxide, 43.7 kg methane, and 109.4 kg carbon dioxide.
The elemental analysis of the raw material biomass and the produced biomass pyrolysis oil 60 was performed, and the combustion heat quantity was calculated from the elemental analysis values, which were 16.7 MJ / kg (Dry) and 15.0 MJ / kg (Dry), respectively. Therefore, the energy recovery rate of the biomass pyrolysis oil 60 with respect to the biomass raw material 12 was 69.7%.

(実施例2)
1563.8kgのおが屑10、250kgの固体酸触媒22、及び210kgの炭素材料20を湿式粉砕機111で均一に混合してバイオマス原料12を製造した。
バイオマス原料12を前処理部112で163.3kgの500℃の過熱水蒸気32を供給して、95〜98℃で1時間加熱し、前処理済バイオマス13とした。
前処理済バイオマス13を、加圧フィーダー121を用い、268.7kgの500℃の加熱水蒸気32、を加え、3.0MPaに加圧して内径20mmで長さ1000mmのセラミック管であるマイクロ波反応管130に、乾燥バイオマス供給量に換算して25kg/hrの速度で供給した。マイクロ波反応管130中のバイオマス原料12に、マイクロ波加熱装置122を用いてマイクロ波を印加した。炭素材料20及び固体酸触媒がマイクロ波を吸収して発熱し、バイオマス原料12は190〜200℃に加熱され、バイオマスが重質タール成分に分解され、粗バイオマス熱分解オイル59が生成した。
マイクロ波加熱装置122は、連続式マイクロ波処理装置(日本化学機械製造株式会社製、マイクロ波出力5.0KW)を用いた。
バイオマス熱分解オイル製造装置の出口に設けられた圧力制御弁132から、高温高圧の粗バイオマス熱分解オイル59を、熱分解オイル受器185へ排出し、2149.6kgのバイオマス熱分解オイル60、及び306.2kgの非凝縮成分62を得た。非凝縮成分は、153.1kgの一酸化炭素、43.7kgのメタン、及び109.4kgの炭酸ガスを含んでいた。
原料のバイオマス、及び製造したバイオマス熱分解オイル60の元素分析を行い、元素分析値から燃焼熱量を計算したところ、それぞれ16.7MJ/kg(Dry)及び15.0MJ/kg(Dry)であったので、バイオマス熱分解オイル60のバイオマス原料12に対するエネルギー回収率は74.1%であった。
(Example 2)
The biomass raw material 12 was manufactured by uniformly mixing 1563.8 kg of sawdust 10, 250 kg of the solid acid catalyst 22, and 210 kg of the carbon material 20 with the wet pulverizer 111.
The biomass raw material 12 was supplied with 163.3 kg of 500 ° C. superheated steam 32 at the pretreatment unit 112 and heated at 95 to 98 ° C. for 1 hour to obtain pretreated biomass 13.
The microwave reactor tube which is a ceramic tube having an inner diameter of 20 mm and a length of 1000 mm by adding 268.7 kg of 500 ° C. heated steam 32 to the pretreated biomass 13 using a pressure feeder 121 and pressurizing to 3.0 MPa. 130 was supplied at a rate of 25 kg / hr in terms of dry biomass supply. A microwave was applied to the biomass material 12 in the microwave reaction tube 130 using a microwave heating device 122. The carbon material 20 and the solid acid catalyst absorbed microwaves to generate heat, the biomass raw material 12 was heated to 190 to 200 ° C., the biomass was decomposed into heavy tar components, and a crude biomass pyrolysis oil 59 was generated.
As the microwave heating device 122, a continuous microwave processing device (manufactured by Nippon Chemical Machinery Co., Ltd., microwave output 5.0 kW) was used.
From the pressure control valve 132 provided at the outlet of the biomass pyrolysis oil production apparatus, high-temperature and high-pressure crude biomass pyrolysis oil 59 is discharged to the pyrolysis oil receiver 185, and 2149.6 kg of biomass pyrolysis oil 60, and 306.2 kg of non-condensable component 62 was obtained. The non-condensed components included 153.1 kg carbon monoxide, 43.7 kg methane, and 109.4 kg carbon dioxide.
The elemental analysis of the raw material biomass and the produced biomass pyrolysis oil 60 was performed, and the combustion heat quantity was calculated from the elemental analysis values, which were 16.7 MJ / kg (Dry) and 15.0 MJ / kg (Dry), respectively. Therefore, the energy recovery rate of the biomass pyrolysis oil 60 with respect to the biomass raw material 12 was 74.1%.

(実施例3)
バイオマス原料12は、実施例1と同様に、1500kgのオガ屑10と、250kgの固体酸触媒22と、210kgの炭素材料20と、を湿式粉砕機111で均一に混合して調製した。バイオマス原料12を、実施例1と同様に、図3に示すバイオマス熱分解オイル製造放置本体202を用いて分解し、1580.3kgの粗バイオマス熱分解オイル59を得た。
次いで、図4に示すように、バイオマス熱分解オイル製造装置本体202の圧力制御弁132を、バイオマス熱分解オイル改質装置152のバイオマス熱分解オイル改質装置入口154に連結し、高温高圧の粗バイオマス熱分解オイルを膨脹部141に放出し常圧で気化させた。粗バイオマス熱分解オイル59は、水分が気化し、過熱水蒸気32にバイオマス分解物の粉末が水蒸気に浮遊するエアロゾルとなった。
熱分解オイルガス化装置152の外管157の外周に卷回された高周波電磁誘導コイル158から高周波を印加し、内管159を形成するニオブを主成分とする水素透過性金属膜224が高周波誘導加熱し、バイオマス分解物を700℃に加熱した。粗バイオマス熱分解オイル59に含まれていたバイオマス分解物中の重質タール成分は、過熱水蒸気32によって粉体輸送されつつ、ペロブスカイト担持Ni触媒と接触して一酸化炭素50と水素ガス40に分解された。
水素ガス40は、内管159の水素透過性金属膜224を透過し内管159の出口である水素ガス出口143から排出された。水素ガスの収量は135.9kgであり、原料のバイオマスがセルロースであるとして換算すると、水素ガス30の収率は53.6重量%であった。
外管157の出口であるガス化装置出口155から得られた生成物を、図5に示す分離精製装置160に送った。
固体・気体分離器162において183.7kgの炭素材料20及び1810kgの気体成分70を得た。
気体成分を除塵器180を通過させて炭素材料175.7kgを回収し、脱硫器181を通過させて硫黄成分を除去した後、水蒸気透過膜を備える水蒸気分離器170を通過させ、水蒸気透過膜を通過した水蒸気、及び水蒸気透過膜を通過しなかった気体成分に分離した。
水蒸気透過膜を通過しなかった気体は、ガスクロマトグラフィー分析によれば、一酸化炭素1281.3kg、炭酸ガス402.8kg、及びメタン39.7kgを含んでいた。
水蒸気透過膜を通過しなかった気体を、炭酸ガス分離器184を通過させて純度94.2重量%の一酸化炭素1360.20kgを得た。純度換算後の一酸化炭素の収量は1281.3kgであり、主な不純物は4.4重量%のメタンであった。一酸化炭素の収率は72.2重量%であった。
(Example 3)
Similarly to Example 1, the biomass raw material 12 was prepared by uniformly mixing 1500 kg of sawdust 10, 250 kg of the solid acid catalyst 22, and 210 kg of the carbon material 20 with a wet pulverizer 111. The biomass raw material 12 was decomposed using the biomass pyrolysis oil production leaving main body 202 shown in FIG. 3 in the same manner as in Example 1 to obtain 1580.3 kg of crude biomass pyrolysis oil 59.
Next, as shown in FIG. 4, the pressure control valve 132 of the biomass pyrolysis oil production apparatus main body 202 is connected to the biomass pyrolysis oil reformer inlet 154 of the biomass pyrolysis oil reformer 152, so Biomass pyrolysis oil was discharged into the expansion section 141 and vaporized at normal pressure. The crude biomass pyrolysis oil 59 became an aerosol in which moisture was vaporized and the biomass decomposition product powder floated in the superheated steam 32 in the steam.
A high frequency is applied from a high frequency electromagnetic induction coil 158 wound around the outer periphery of the outer tube 157 of the pyrolysis oil gasifier 152, and the hydrogen permeable metal film 224 containing niobium as a main component forming the inner tube 159 is high frequency induction. The biomass decomposition product was heated to 700 ° C. The heavy tar component in the biomass decomposition product contained in the crude biomass pyrolysis oil 59 is decomposed into carbon monoxide 50 and hydrogen gas 40 in contact with the perovskite-supported Ni catalyst while being transported in powder form by superheated steam 32. It was done.
The hydrogen gas 40 permeated the hydrogen permeable metal film 224 of the inner tube 159 and was discharged from the hydrogen gas outlet 143 which is the outlet of the inner tube 159. The yield of hydrogen gas was 135.9 kg, and the yield of hydrogen gas 30 was 53.6% by weight, assuming that the raw material biomass was cellulose.
The product obtained from the gasifier outlet 155 which is the outlet of the outer tube 157 was sent to the separation and purification apparatus 160 shown in FIG.
In the solid / gas separator 162, 183.7 kg of the carbon material 20 and 1810 kg of the gas component 70 were obtained.
The gas component is passed through the dust remover 180 to recover 175.7 kg of the carbon material, and after passing through the desulfurizer 181, the sulfur component is removed, and then passed through the steam separator 170 having a steam permeable membrane, It separated into water vapor that passed through and gas components that did not pass through the water vapor permeable membrane.
The gas that did not pass through the water vapor permeable membrane contained 1281.3 kg of carbon monoxide, 402.8 kg of carbon dioxide, and 39.7 kg of methane according to gas chromatography analysis.
The gas that did not pass through the water vapor permeable membrane was passed through a carbon dioxide separator 184 to obtain 1360.20 kg of carbon monoxide having a purity of 94.2% by weight. The yield of carbon monoxide after conversion to purity was 1281.3 kg, and the main impurity was 4.4% by weight of methane. The yield of carbon monoxide was 72.2% by weight.

(実施例4)
本実施例は、実施例2で用いた分離精製装置160に、更に、図6に示す水性ガス成分調整装置192をを備える。水性ガス成分調整装置192は、脱硫器181と水蒸気分離器170を連通する管路194に設けた分岐管195、成分調整弁193、逆シフト反応器183、及び水素選択性金属膜を有する水素分離器196を備える。水素分離器196を透過した水素ガスは、バイオマス熱分解オイルガス化装置150の水素ガス出口143から供給される水素ガスに合流され、水素分離器196を通過した排ガスは大気中に排気される。
実施例2と同様に、2000kgのオガ屑10と、3000kgの固体酸触媒22と、及び240kgの炭素材料20と、から調製したバイオマス原料12を、バイオマス熱分解オイル製造放置本体202を用いて分解し粗バイオマス熱分解オイル59を製造し、バイオマス熱分解オイル製造装置200を用いて水素ガス40と一酸化炭素50を製造した。
本実施例では、脱硫器181と水蒸気分離器170を連通する管路194に分岐管195を設け、管路194を通過する気体成分70の12.9%を分岐管195に分流した。
分流された気体成分70中の一酸化炭素50を、逆シフト反応器183を用いて水素ガスに変換し、生成した水素ガスを水素選択性金属膜を有する水素分離器196を用いて分離し、バイオマス熱分解オイル改質装置150の水素ガス出口143から供給される水素ガスに合わせ、合計で212.6kgの水素ガス40を得た。
残部の気体成分70は、実施例3と同様に処理し、純粋な一酸化炭素に換算して1488.3kgの一酸化炭素50を得た。得られた水素ガス40と一酸化炭素50の収率は62.9%であり、モル比は2:1であった。
Example 4
In this embodiment, the separation and purification device 160 used in Embodiment 2 is further provided with a water gas component adjusting device 192 shown in FIG. The water gas component adjusting device 192 is a hydrogen separator having a branch pipe 195 provided in a pipe line 194 that connects the desulfurizer 181 and the steam separator 170, a component adjusting valve 193, a reverse shift reactor 183, and a hydrogen-selective metal membrane. A container 196. The hydrogen gas that has passed through the hydrogen separator 196 is merged with the hydrogen gas supplied from the hydrogen gas outlet 143 of the biomass pyrolysis oil gasifier 150, and the exhaust gas that has passed through the hydrogen separator 196 is exhausted to the atmosphere.
As in Example 2, the biomass raw material 12 prepared from 2000 kg of sawdust 10, 3000 kg of the solid acid catalyst 22, and 240 kg of the carbon material 20 is decomposed using the biomass pyrolysis oil production leaving body 202. Then, crude biomass pyrolysis oil 59 was produced, and hydrogen gas 40 and carbon monoxide 50 were produced using the biomass pyrolysis oil production apparatus 200.
In this embodiment, a branch pipe 195 is provided in a pipe line 194 communicating with the desulfurizer 181 and the water vapor separator 170, and 12.9% of the gas component 70 passing through the pipe line 194 is divided into the branch pipe 195.
The carbon monoxide 50 in the diverted gas component 70 is converted into hydrogen gas using a reverse shift reactor 183, and the generated hydrogen gas is separated using a hydrogen separator 196 having a hydrogen-selective metal membrane, A total of 212.6 kg of hydrogen gas 40 was obtained in accordance with the hydrogen gas supplied from the hydrogen gas outlet 143 of the biomass pyrolysis oil reformer 150.
The remaining gas component 70 was treated in the same manner as in Example 3 to obtain 1488.3 kg of carbon monoxide 50 in terms of pure carbon monoxide. The yield of the obtained hydrogen gas 40 and carbon monoxide 50 was 62.9%, and the molar ratio was 2: 1.

10 バイオマス
12 バイオマス原料
13 前処理済バイオマス
15 水
20 炭素材料
22 固体酸触媒
25 発熱材
30 水蒸気
32 過熱水蒸気
40 水素ガス
44 炭酸ガス
50 一酸化炭素
52 水性ガス
59 粗バイオマス熱分解オイル
60 バイオマス熱分解オイル
61 凝縮成分
62 非凝縮成分
70 気体成分
100 バイオマス熱分解オイル製造装置
110 バイオマス前処理部
111 湿式粉砕機
112 前処理部
120 バイオマス熱分解オイル製造装置本体
121 加圧フィーダー
122 マイクロ波加熱装置
123 マイクロ波発振器
126 円筒形空間
128 中心軸
129 マイクロ波共振器
130 マイクロ波反応管
132 圧力制御弁
141 膨脹部
142 増感熱触媒
143 水素ガス出口
150〜152 熱分解オイルガス化装置
154 ガス化装置入口
155 ガス化装置出口
156 発熱体
157 外管
158 高周波電磁誘導コイル
159 内管
160 分離精製装置
162 固体・気体分離器
164 炭素材料出口
166 気体成分出口
170 水蒸気分離器
171 水素ガス出口
177 一酸化炭素出口
180 除塵器
181 脱硫器
183 逆シフト反応器
184 炭酸ガス分離器
185 熱分解オイル放出部
186 凝縮器
187 非凝縮成分出口
188 熱分解オイル出口
189 ろ過器
190 熱分解オイル受器
192 水性ガス成分調整装置
193 成分調整弁
194 管路
195 分岐管
196 水素分離器
218 水素ガス出口
220 支持体
222 水素透過膜
223 水素透過膜
224 水素透過性金属膜
226 ゼオライト膜
300 ジメチルエーテル製造装置
301 ジメチルエーテル
302 メタノール製造装置
303 エーテル化装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Biomass 12 Biomass raw material 13 Pretreated biomass 15 Water 20 Carbon material 22 Solid acid catalyst 25 Heat generating material 30 Water vapor 32 Superheated steam 40 Hydrogen gas 44 Carbon dioxide gas 50 Carbon monoxide 52 Water gas 59 Crude biomass pyrolysis oil 60 Biomass pyrolysis Oil 61 Condensed component 62 Non-condensed component 70 Gas component 100 Biomass pyrolysis oil production device 110 Biomass pretreatment unit 111 Wet crusher 112 Pretreatment unit 120 Biomass pyrolysis oil production device main body 121 Pressure feeder 122 Microwave heating device 123 Micro Wave oscillator 126 Cylindrical space 128 Central axis 129 Microwave resonator 130 Microwave reaction tube 132 Pressure control valve 141 Expansion part 142 Sensitization thermal catalyst 143 Hydrogen gas outlet 150 to 152 Pyrolysis oil gas Gasifier inlet 155 Gasifier outlet 156 Heating element 157 Outer tube 158 High frequency electromagnetic induction coil 159 Inner tube 160 Separation and purification device 162 Solid / gas separator 164 Carbon material outlet 166 Gas component outlet 170 Steam separator 171 Hydrogen Gas outlet 177 Carbon monoxide outlet 180 Dust remover 181 Desulfurizer 183 Reverse shift reactor 184 Carbon dioxide gas separator 185 Pyrolysis oil discharge section 186 Condenser 187 Non-condensed component outlet 188 Pyrolysis oil outlet 189 Filter 190 Pyrolysis oil receiver Vessel 192 Water gas component adjustment device 193 Component adjustment valve 194 Pipe line 195 Branch pipe 196 Hydrogen separator 218 Hydrogen gas outlet 220 Support 222 Hydrogen permeable membrane 223 Hydrogen permeable membrane 224 Hydrogen permeable metal membrane 226 Zeolite membrane 300 Made of dimethyl ether 301 dimethyl ether 302 methanol production apparatus 303 etherification device

Claims (28)

バイオマス、炭素材料、及び水を混練してバイオマス原料とするバイオマス原料製造手段と、
前記バイオマス原料を、マイクロ波を吸収しない材質で形成され、圧力制御手段を備えるマイクロ波反応管に圧送する原料供給手段と、
前記マイクロ波反応管中のバイオマス原料をマイクロ波加熱装置で120℃〜347℃の温度範囲に加熱して粗バイオマス熱分解オイルを製造するマイクロ波加熱手段と、
前記粗バイオマス熱分解オイルからバイオマス熱分解オイルを分離する分離手段と、
を有することを特徴とするバイオマス熱分解オイルの製造装置。
Biomass raw material production means that knead biomass, carbon material, and water into biomass raw material,
Raw material supply means for pumping the biomass raw material to a microwave reaction tube that is formed of a material that does not absorb microwaves and includes pressure control means;
Microwave heating means for producing a crude biomass pyrolysis oil by heating the biomass raw material in the microwave reaction tube to a temperature range of 120 ° C. to 347 ° C. with a microwave heating device;
Separation means for separating biomass pyrolysis oil from the crude biomass pyrolysis oil;
An apparatus for producing biomass pyrolysis oil, comprising:
バイオマス、炭素材料、固体酸触媒、及び水を混練してバイオマス原料を製造するバイオマス原料製造手段と、
前記バイオマス原料を、マイクロ波を吸収しない材質で形成され、圧力制御手段を備えるマイクロ波反応管に圧送する原料供給手段と
前記マイクロ波反応管中のバイオマス原料をマイクロ波加熱装置で120℃〜347℃の温度範囲に加熱して粗バイオマス熱分解オイルを製造するマイクロ波加熱手段と、
を有することを特徴とするバイオマス熱分解オイルの製造装置。
Biomass raw material production means for producing biomass raw material by kneading biomass, carbon material, solid acid catalyst, and water;
A raw material supply unit that is formed of a material that does not absorb microwaves and is fed to a microwave reaction tube having a pressure control unit, and a biomass material in the microwave reaction tube is heated at 120 ° C. to 347 by a microwave heating device. Microwave heating means for producing crude biomass pyrolysis oil by heating to a temperature range of ℃,
An apparatus for producing biomass pyrolysis oil, comprising:
前記固体酸触媒が、炭素系酸触媒であることを特徴とする請求項2に記載のバイオマス熱分解オイルの製造装置。   The apparatus for producing biomass pyrolysis oil according to claim 2, wherein the solid acid catalyst is a carbon-based acid catalyst. 前記バイオマス原料製造手段と、前記原料供給手段と、の間に、前記バイオマス原料を加熱し、前処理済みバイオマスを製造する前処理手段を有することを特徴とする請求項2又は3に記載のバイオマス熱分解オイルの製造装置。   The biomass according to claim 2 or 3, further comprising pretreatment means for heating the biomass raw material and producing pretreated biomass between the biomass raw material production means and the raw material supply means. Pyrolysis oil production equipment. 前記マイクロ波加熱手段は、
マイクロ波発振器と、少なくとも内面が金属製の円筒形空間を有する容器を備え、前記円筒形空間内に、向きが前記円筒形空間の円筒の中心軸に平行で、大きさが前記円筒形空間の中心軸方向及び前記円筒形空間の円周方向に一定な軸対称マイクロ波電磁界を有するマイクロ波共振器と、を備えるマイクロ波加熱装置と、
マイクロ波を吸収しない材質で形成された前記マイクロ波反応管と、を有し、
前記マイクロ波反応管が、前記円筒形空間の中心軸と中心軸を共有して前記マイクロ波共振器の内部を貫通し、一端で前記原料供給手段に連結し、他端に前記圧力制御手段が設けられることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載のバイオマス熱分解オイルの製造装置。
The microwave heating means includes
A microwave oscillator and a container having a cylindrical space made of metal at least on the inner surface, the direction being parallel to the central axis of the cylinder of the cylindrical space and the size of the cylindrical space being in the cylindrical space A microwave resonator having an axially symmetric microwave electromagnetic field constant in a central axis direction and a circumferential direction of the cylindrical space, and
The microwave reaction tube formed of a material that does not absorb microwaves, and
The microwave reaction tube shares the central axis with the central axis of the cylindrical space, penetrates the inside of the microwave resonator, is connected to the raw material supply means at one end, and the pressure control means is at the other end. The apparatus for producing biomass pyrolysis oil according to any one of claims 1 to 4, wherein the apparatus is provided.
前記前処理済みバイオマスから、前記固体酸触媒を除去する手段を更に有することを特徴とする請求項4に記載のバイオマス熱分解オイルの製造装置。   The apparatus for producing biomass pyrolysis oil according to claim 4, further comprising means for removing the solid acid catalyst from the pretreated biomass. 前記粗バイオマス熱分解オイルを、前記圧力制御手段から固液分離器に吐出する吐出手段と、
前記固液分離器の気体出口に連結して設けられ、バイオマス熱分解オイルを凝縮する凝縮手段と、
前記バイオマス熱分解オイルと前記粗バイオマス熱分解オイルに含まれていた炭素材料とを分離する分離手段と、
を有することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載のバイオマス熱分解オイルの製造装置。
Discharge means for discharging the crude biomass pyrolysis oil from the pressure control means to a solid-liquid separator;
A condensing means that is connected to the gas outlet of the solid-liquid separator and condenses biomass pyrolysis oil;
Separation means for separating the biomass pyrolysis oil and the carbon material contained in the crude biomass pyrolysis oil;
The apparatus for producing biomass pyrolysis oil according to any one of claims 1 to 6, wherein:
前記粗バイオマス熱分解オイルを、前記圧力制御手段から、水素透過膜、高周波電磁誘導式加熱装置、及び発熱体を備える熱分解オイルガス化手段に吐出する吐出手段と、
前記高周波電磁誘導式加熱装置と前記発熱体とによって前記粗バイオマス熱分解オイルを加熱し、前記粗バイオマス熱分解オイルを熱分解して水素ガスと一酸化炭素とを製造するガス化手段と、
を有することを特徴とする請求項1乃至6の何れか1項に記載のバイオマス熱分解オイルの製造装置。
Discharge means for discharging the crude biomass pyrolysis oil from the pressure control means to a hydrogen permeation membrane, a high-frequency electromagnetic induction heating device, and a pyrolysis oil gasification means including a heating element;
Gasification means for heating the crude biomass pyrolysis oil by the high-frequency electromagnetic induction heating device and the heating element, and pyrolyzing the crude biomass pyrolysis oil to produce hydrogen gas and carbon monoxide;
The apparatus for producing biomass pyrolysis oil according to any one of claims 1 to 6, wherein:
前記ガス化手段は、非磁性体で形成された筒状の容器であって、その一端に設けられ、前記粗バイオマス熱分解オイルが供給される入口と、前記粗バイオマス熱分解オイルが常圧に開放されて気化される膨脹部と、前記容器の他端に設けられた出口と、を有し、外周に高周波電磁誘導コイルが卷回された外管と、
前記外管の内部に設けられ、水素透過膜を有し、前記外管の一部を貫通する水素ガス出口を有する1以上の内管と、
磁性体の材料で形成され前記外管と前記内管との間の空間を加熱する発熱体と、
を有することを特徴とする請求項8に記載のバイオマス熱分解オイルの製造装置。
The gasification means is a cylindrical container formed of a non-magnetic material, provided at one end thereof, an inlet to which the crude biomass pyrolysis oil is supplied, and the crude biomass pyrolysis oil at normal pressure An outer tube having an expanded portion that is opened and vaporized; and an outlet provided at the other end of the container; and a high-frequency electromagnetic induction coil wound around the outer periphery;
One or more inner pipes provided inside the outer pipe, having a hydrogen permeable membrane and having a hydrogen gas outlet penetrating a part of the outer pipe;
A heating element that is formed of a magnetic material and heats a space between the outer tube and the inner tube;
The apparatus for producing biomass pyrolysis oil according to claim 8.
前記ガス化手段は、前記粗バイオマス熱分解オイルの分解を促進する触媒を更に備えることを特徴とする請求項8または9に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。   The said gasification means is further equipped with the catalyst which accelerates | stimulates decomposition | disassembly of the said crude biomass pyrolysis oil, The manufacturing method of biomass pyrolysis oil of Claim 8 or 9 characterized by the above-mentioned. 前記触媒が、ニッケルをドープしたペロブスカイト酸化物触媒であることを特徴とする請求項10に記載のバイオマス熱分解オイルの製造装置。   The apparatus for producing biomass pyrolysis oil according to claim 10, wherein the catalyst is a perovskite oxide catalyst doped with nickel. 前記水素透過膜は、水素透過性ゼオライト膜を含んで形成され、更に水素ガスと水蒸気の中の何れか一方のみを透過させる分離手段を備えることを特徴とする請求項9乃至11の何れか1項に記載のバイオマス熱分解オイルの製造装置。   The hydrogen permeable membrane is formed to include a hydrogen permeable zeolite membrane, and further includes a separation unit that allows only one of hydrogen gas and water vapor to pass therethrough. The manufacturing apparatus of biomass pyrolysis oil as described in claim | item. 前記水素透過膜は、、水素透過性金属膜含んで形成され、前記水素透過性金属膜が高周波電磁誘導式加熱装置の発熱体として作用することを特徴とする請求項9乃至11の何れか1項に記載のバイオマス熱分解オイルの製造装置。   The hydrogen permeable film is formed to include a hydrogen permeable metal film, and the hydrogen permeable metal film acts as a heating element of a high frequency electromagnetic induction heating device. The manufacturing apparatus of biomass pyrolysis oil as described in claim | item. 前記水素透過性金属膜が、白金と、パラジウムと、バナジウムと、ニオブと、タングステンと、モリブデンと、の中から選ばれる1以上の金属元素を含む金属膜であることを特徴とする請求項13に記載のバイオマス熱分解オイルの製造装置。   14. The hydrogen permeable metal film is a metal film containing one or more metal elements selected from platinum, palladium, vanadium, niobium, tungsten, and molybdenum. The apparatus for producing biomass pyrolysis oil as described in 1. バイオマス、炭素材料、及び水を混練してバイオマス原料とするバイオマス原料製造段階と、
前記バイオマス原料を、マイクロ波を吸収しない材料で形成され、圧力制御手段を備えるマイクロ波反応管に圧送する原料供給段階と、
前記マイクロ波反応管中のバイオマス原料をマイクロ波加熱装置で120℃〜347℃の温度範囲に加熱して粗バイオマス熱分解オイルを製造するマイクロ波加熱段階と、
前記粗バイオマス熱分解オイルからバイオマス熱分解オイルを分離する分離段階と、
を有することを特徴とするバイオマス熱分解オイルの製造方法。
Biomass raw material production stage to knead biomass, carbon material, and water into biomass raw material,
A raw material supply stage in which the biomass raw material is formed of a material that does not absorb microwaves and is pumped to a microwave reaction tube provided with pressure control means;
A microwave heating step of producing a crude biomass pyrolysis oil by heating the biomass raw material in the microwave reaction tube to a temperature range of 120 ° C. to 347 ° C. with a microwave heating device;
Separating the biomass pyrolysis oil from the crude biomass pyrolysis oil;
A method for producing biomass pyrolysis oil, comprising:
バイオマス、炭素材料、固体酸触媒、及び水を混練してバイオマス原料を製造するバイオマス原料製造段階と、
前記バイオマス原料を、マイクロ波を吸収しない材料で形成され、圧力制御手段を備えるマイクロ波反応管に圧送する原料供給段階と、
前記マイクロ波反応管中のバイオマス原料をマイクロ波加熱装置で120℃〜347℃の温度範囲に加熱して粗バイオマス熱分解オイルを製造するマイクロ波加熱段階と、
を有することを特徴とするバイオマス熱分解オイルの製造方法。
Biomass raw material production stage of kneading biomass, carbon material, solid acid catalyst, and water to produce biomass raw material,
A raw material supply stage in which the biomass raw material is formed of a material that does not absorb microwaves and is pumped to a microwave reaction tube provided with pressure control means;
A microwave heating step of producing a crude biomass pyrolysis oil by heating the biomass raw material in the microwave reaction tube to a temperature range of 120 ° C. to 347 ° C. with a microwave heating device;
A method for producing biomass pyrolysis oil, comprising:
前記固体酸触媒が、炭素系酸触媒であることを特徴とする請求項16に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。   The method for producing biomass pyrolysis oil according to claim 16, wherein the solid acid catalyst is a carbon-based acid catalyst. 前記バイオマス原料製造段階と、前記原料供給段階との間に、前記バイオマス原料を加熱し前処理済みバイオマスを製造する前処理段階とを有することを特徴とする請求項16又は17に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。   The biomass heat according to claim 16 or 17, further comprising a pretreatment stage in which the biomass raw material is heated to produce pretreated biomass between the biomass raw material production stage and the raw material supply stage. A method for producing cracked oil. 前記マイクロ波加熱手段は、
マイクロ波発振器と、少なくとも内面が金属製の円筒形空間を有する容器を備え、前記円筒形空間内に、向きが前記円筒形空間の中心軸に平行で、大きさが前記円筒形空間の円筒の中心軸方向及び前記円筒形空間の円周方向に一定な軸対称マイクロ波電磁界を有するマイクロ波共振器と、を備えるマイクロ波加熱装置と、
マイクロ波を吸収しない材質で形成された前記マイクロ波反応管と、を有し、
前記マイクロ波反応管が、前記円筒形空間の中心軸と中心軸を共有して前記マイクロ波共振器の内部を貫通し、一端で前記原料供給手段に連結し、他端に前記圧力制御手段が設けられることを有することを特徴とする請求項15乃至18の何れか1項に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。
The microwave heating means includes
A microwave oscillator and a container having a cylindrical space made of metal at least on the inner surface, the orientation of the cylindrical space being parallel to the central axis of the cylindrical space and the size of the cylinder of the cylindrical space being A microwave resonator having an axially symmetric microwave electromagnetic field constant in a central axis direction and a circumferential direction of the cylindrical space, and
The microwave reaction tube formed of a material that does not absorb microwaves, and
The microwave reaction tube shares the central axis with the central axis of the cylindrical space, penetrates the inside of the microwave resonator, is connected to the raw material supply means at one end, and the pressure control means is at the other end. The method for producing biomass pyrolysis oil according to any one of claims 15 to 18, wherein the biomass pyrolysis oil is provided.
前記前処理済みバイオマスから、前記固体酸触媒を除去する段階を更に有することを特徴とする請求項18に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。   The method for producing a biomass pyrolysis oil according to claim 18, further comprising the step of removing the solid acid catalyst from the pretreated biomass. 前記粗バイオマス熱分解オイルを、前記圧力制御手段から固液分離器に吐出する吐出段階と、
前記固液分離器の気体出口に連結して設けられ、前記バイオマス熱分解オイルを凝縮する凝縮手段でバイオマス熱分解オイルを凝縮する凝縮段階と、
前記バイオマス熱分解オイルと前記粗バイオマス熱分解オイルに含まれていた炭素材料とを分離する分離段階と、
を有することを特徴とする請求項15乃至20の何れか1項に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。
A discharge stage for discharging the crude biomass pyrolysis oil from the pressure control means to a solid-liquid separator;
A condensing step for condensing biomass pyrolysis oil with a condensing means for condensing the biomass pyrolysis oil, connected to the gas outlet of the solid-liquid separator;
A separation step of separating the biomass pyrolysis oil and the carbon material contained in the crude biomass pyrolysis oil;
The method for producing biomass pyrolysis oil according to any one of claims 15 to 20, characterized by comprising:
前記粗バイオマス熱分解オイルを、前記圧力制御手段から、水素透過膜、高周波電磁誘導式加熱装置、及び発熱体を備える熱分解オイルガス化手段に供給する吐出段階と、
前記高周波電磁誘導式加熱装置と前記発熱体とによって前記粗バイオマス熱分解オイルを加熱し、前記粗バイオマス熱分解オイルを熱分解して水素ガスと一酸化炭素とを製造するガス化段階と、
を有することを特徴とする請求項15乃至20の何れか1項に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。
A discharge step of supplying the crude biomass pyrolysis oil from the pressure control means to a pyrolysis oil gasification means comprising a hydrogen permeable membrane, a high-frequency electromagnetic induction heating device, and a heating element;
A gasification step of heating the crude biomass pyrolysis oil by the high-frequency electromagnetic induction heating device and the heating element, and pyrolyzing the crude biomass pyrolysis oil to produce hydrogen gas and carbon monoxide;
The method for producing biomass pyrolysis oil according to any one of claims 15 to 20, characterized by comprising:
前記ガス化段階は、非磁性体で形成された筒状の容器であって、その一端に設けられ、前記粗バイオマス熱分解オイルが供給される入口と、前記粗バイオマス熱分解オイルが常圧に開放されて気化される膨脹部と、前記容器の他端に設けられた出口と、を有し、外周に高周波電磁誘導コイルが卷回された外管と、
前記外管の内部に設けられ、水素透過膜を有し、前記外管の一部を貫通する水素ガス出口を有する1以上の内管と、
磁性体の材料で形成され前記外管と前記内管との間の空間を加熱する発熱体と、
を有する熱分解オイルガス化手段によって前記粗バイオマス熱分解オイルを加熱し、前記粗バイオマス熱分解オイルを熱分解する段階であることを特徴とする請求項22に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。
The gasification step is a cylindrical container formed of a non-magnetic material, provided at one end thereof, to which the crude biomass pyrolysis oil is supplied, and the crude biomass pyrolysis oil is at normal pressure. An outer tube having an expanded portion that is opened and vaporized; and an outlet provided at the other end of the container; and a high-frequency electromagnetic induction coil wound around the outer periphery;
One or more inner pipes provided inside the outer pipe, having a hydrogen permeable membrane and having a hydrogen gas outlet penetrating a part of the outer pipe;
A heating element that is formed of a magnetic material and heats a space between the outer tube and the inner tube;
23. The method for producing biomass pyrolysis oil according to claim 22, wherein the crude biomass pyrolysis oil is heated by a pyrolysis oil gasification means having a thermal decomposition of the crude biomass pyrolysis oil. .
前記ガス化手段は、前記粗バイオマス熱分解オイルの分解を促進する触媒を更に備えることを特徴とする請求項22または23に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。   The said gasification means is further equipped with the catalyst which accelerates | stimulates decomposition | disassembly of the said crude biomass pyrolysis oil, The manufacturing method of biomass pyrolysis oil of Claim 22 or 23 characterized by the above-mentioned. 前記触媒が、ニッケルをドープしたペロブスカイト酸化物触媒であることを特徴とする請求項24に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。   The method for producing biomass pyrolysis oil according to claim 24, wherein the catalyst is a nickel-doped perovskite oxide catalyst. 前記水素透過膜は、水素透過性ゼオライト膜を含んで形成され、更に水素ガスと水蒸気の中の何れか一方のみを透過させる分離手段を備えることを特徴とする請求項23乃至25の何れか1項に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。   The hydrogen permeable membrane is formed to include a hydrogen permeable zeolite membrane, and further includes a separation unit that allows only one of hydrogen gas and water vapor to pass therethrough. The manufacturing method of biomass pyrolysis oil as described in a term. 前記水素透過膜は、、水素透過性金属膜含んで形成され、前記水素透過性金属膜が高周波電磁誘導式加熱装置の発熱体として作用することを特徴とする請求項22又は23に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。   The biomass according to claim 22 or 23, wherein the hydrogen permeable membrane includes a hydrogen permeable metal membrane, and the hydrogen permeable metal membrane functions as a heating element of a high frequency electromagnetic induction heating device. A method for producing pyrolysis oil. 前記水素透過性金属膜が、白金と、パラジウムと、バナジウムと、ニオブと、タングステンと、モリブデンと、の中から選ばれる1以上の金属元素を含む金属膜であることを特徴とする請求項27に記載のバイオマス熱分解オイルの製造方法。   28. The hydrogen permeable metal film is a metal film containing at least one metal element selected from platinum, palladium, vanadium, niobium, tungsten, and molybdenum. A method for producing a biomass pyrolysis oil as described in 1. above.
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