JP2015004021A - Thermal decomposition gasification furnace, catalytic modification method, energy supply system and electric heat supply system - Google Patents
Thermal decomposition gasification furnace, catalytic modification method, energy supply system and electric heat supply system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2015004021A JP2015004021A JP2013131179A JP2013131179A JP2015004021A JP 2015004021 A JP2015004021 A JP 2015004021A JP 2013131179 A JP2013131179 A JP 2013131179A JP 2013131179 A JP2013131179 A JP 2013131179A JP 2015004021 A JP2015004021 A JP 2015004021A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- gasification
- catalyst
- pyrolysis
- biomass
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
- Industrial Gases (AREA)
Abstract
Description
本発明は、木質バイオマス、瓦礫材または農業廃棄物などを原料とし、触媒改質方法を用いた熱分解ガス化炉およびその触媒改質方法、並びにバイオマスのエネルギー供給システムおよび電熱供給システムに関する。 The present invention relates to a pyrolysis gasification furnace using a woody biomass, rubble material, agricultural waste, or the like as a raw material and a catalytic reforming method thereof, a biomass energy supply system, and an electric heat supply system.
これまで、木質バイオマスは発電用燃焼燃料として用いられるか、又は廃棄物として処理されてきた。バイオマスの熱分解ガス化は、環境保護の観点から多くの利点を有する。即ち、バイオマスの熱分解ガス化で得られるバイオマスガス(CO、水素およびメタン等を含む混合ガス)が発電用の燃料ガスとして利用されている。一方バイオマスのガス化で得られるバイオマスガス(ガス組成においてH2/COモル比が1以上)からRh複合触媒を用いて、圧力1MPa〜3MPa、温度 260℃〜285℃においてエタノール燃料を高効率で合成するエタノール直接合成触媒技術が開発されている(特許文献1)。これらの利用方法を組み合わせることにより、バイオマスガスを用いて発電による電力、熱およびエタノール合成技術でエタノール燃料を併産するトリジェネ・バイオマスエネルギー供給することが出来る。これにより、バイオマスエネルギーの利用効率を向上して、また地球温暖化因子であるCO2排出の低減が可能となる(非特許文献1)。 Until now, woody biomass has been used as a combustion fuel for power generation or has been treated as waste. The pyrolysis gasification of biomass has many advantages from the viewpoint of environmental protection. That is, biomass gas (mixed gas containing CO, hydrogen, methane, etc.) obtained by pyrolysis gasification of biomass is used as a fuel gas for power generation. On the other hand, using an Rh composite catalyst from biomass gas obtained by gasification of biomass (H 2 / CO molar ratio is 1 or more), ethanol fuel is highly efficient at pressures of 1MPa to 3MPa and temperatures of 260 ° C to 285 ° C. An ethanol direct synthesis catalyst technology to be synthesized has been developed (Patent Document 1). By combining these utilization methods, biomass gas can be used to supply tri-generation biomass energy that co-produces ethanol fuel using power generation, heat, and ethanol synthesis technology. Thus, to improve the utilization efficiency of biomass energy and it is possible to reduce CO 2 emission is global warming factor (Non-Patent Document 1).
従って、この分野における技術開発の重要性は、バイオマスの熱分解ガス化炉の開発においてよりガス化変換効率の高くまたコンパクトで経済的な熱分解ガス化技術を開発することである(非特許文献2〜4)。一方、従来の熱分解ガス化技術において最も深刻な課題は、CO、水素およびメタンなどの燃料ガス成分以外に固形のチャーやコークとタールが多量に生成してしまうことである(非特許文献5)。 Therefore, the importance of technological development in this field is to develop a pyrolysis gasification technology with higher gasification conversion efficiency and more compact and economical in the development of biomass pyrolysis gasification furnace (non-patent literature). 2-4). On the other hand, the most serious problem in the conventional pyrolysis gasification technology is that a large amount of solid char, coke and tar is generated in addition to fuel gas components such as CO, hydrogen and methane (Non-patent Document 5). ).
バイオマスの熱分解ガス化においてコークやタールの排出量を低減するためには、この熱分解ガス化をより低温で操作すべきである。しかしながら、低温で熱分解反応させると、ガス化収率は低下し、またタールの生成が多くなることが知られている(非特許文献6)。一方、触媒を利用するバイオマスの熱分解ガス化技術が検討されているが、燃料ガスへの変換効率が低くまた触媒活性が急速に劣化することから経済性やコスト面での実用化プロセスとしての技術課題がある。 In order to reduce coke and tar emissions in biomass pyrolysis gasification, this pyrolysis gasification should be operated at a lower temperature. However, it is known that when the thermal decomposition reaction is performed at a low temperature, the gasification yield decreases and the generation of tar increases (Non-Patent Document 6). On the other hand, biomass pyrolysis gasification technology using a catalyst has been studied, but the efficiency of conversion to fuel gas is low and the catalytic activity deteriorates rapidly. There are technical challenges.
従来技術におけるバイオマスの熱分解ガス炉においては、コークおよびチャーからなる固体成分とタールの生成が多くなり、発電用燃料およびエタノール合成用の原料ガスのガス化変換効率が45%以下であり経済性やコスト面での課題がある。 In the conventional pyrolysis gas furnace for biomass, the production of solid components consisting of coke and char and tar is increased, and the gasification conversion efficiency of raw material gas for power generation and ethanol synthesis is 45% or less, which is economical. There are also problems in terms of cost.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、バイオマスを熱分解ガス化する工程で生じるタール等を含む気体成分を改質ガス化触媒と接触させることによって、ガス化変換効率とガス収量が高く、かつガス組成においてH2/COモル比が1以上のエタノール合成など化学合成用のガス原料を経済的で低コストで製造する熱分解ガス化炉と触媒改質方法を開発することにある。 This invention is made | formed in view of the said situation, and the objective of this invention is gas by making the gaseous component containing the tar etc. which arise in the process of thermally decomposing and biomassing a biomass with a reforming gasification catalyst. Pyrolysis gasification furnace and catalytic reforming for economical and low-cost production of gas raw materials for chemical synthesis such as ethanol synthesis with high gasification conversion efficiency and gas yield and gas composition with H 2 / CO molar ratio of 1 or more Develop a method.
本発明者等は、種々の木質バイオマス(木材、樹皮、バカス、稲わら、草木等)や廃棄物系バイオマス(生ゴミ、汚泥、畜産等の糞尿、水産廃棄物および産業廃棄物等)を用いて、当該バイオマスをガス化する熱分解ガス化炉において生成するタールを含む気体成分の改質ガス化反応に対する金属担持触媒の触媒改質効果について検討するとともに、触媒活性の安定化と触媒再生方法などについて鋭意研究と改良にむけた検討を加えて行ってきた。 The present inventors use various woody biomass (wood, bark, bacus, rice straw, vegetation, etc.) and waste biomass (food waste, sludge, livestock manure, marine waste, industrial waste, etc.) In addition, the catalytic reforming effect of the metal-supported catalyst on the reforming gasification reaction of the gas component containing tar generated in the pyrolysis gasification furnace that gasifies the biomass will be studied, and the catalyst activity stabilization and catalyst regeneration method We have been studying these issues with extensive research and improvements.
その結果、木質バイオマスの熱分解ガス化炉、例えば、キルン方式のロータリーガス化炉のガス排出部に直結具備した、触媒改質反応器において熱分解ガス化炉本体で生成するガスに随伴するタール等を改質ガス化触媒に接触することにより、加圧(0.1MPa〜0.6MPa)で高いガス化変換効率(<50%)、かつH2/COモル比が1以上の水素リッチなガス組成を有するディーゼル発電用およびエタノール合成用のバイオマスガスを、生産コスト及びCO2排出量を低減して高効率で供給する新規な熱分解ガス化炉及び触媒改質方法を見出した。 As a result, tar associated with the gas generated in the main body of the pyrolysis gasifier in the catalytic reforming reactor directly connected to the gas discharge part of the pyrolysis gasifier of woody biomass, for example, the kiln type rotary gasifier Is brought into contact with the reforming gasification catalyst, so that high gasification conversion efficiency (<50%) at high pressure (0.1 MPa to 0.6 MPa) and a hydrogen-rich gas composition with a H 2 / CO molar ratio of 1 or more. A novel pyrolysis gasification furnace and catalyst reforming method for supplying biomass gas for diesel power generation and ethanol synthesis having high efficiency with reduced production cost and CO 2 emission amount have been found.
本発明のバイオマスの熱分解ガス化炉は、バイオマスの熱分解ガス化工程で生成する、タールを含む気体成分を熱分解ガスの気流下において改質ガス化触媒と接触反応させることからなる触媒改質方法を特徴とする。 The biomass pyrolysis gasification furnace of the present invention is a catalyst reforming catalyst comprising a gas component containing tar, which is produced in the pyrolysis gasification process of biomass, in contact with a reformed gasification catalyst in a pyrolysis gas stream. Characterized by quality method.
請求項1記載の熱分解ガス化炉は、バイオマスをガス化により、少なくとも固形成分とガス成分とに熱分解する熱分解ガス化炉であって、熱分解ガス化炉本体と、前記熱分解ガスガス化炉本体に連結されて、ガス成分中のタールを触媒改質反応でガス化する改質触媒反応器と、前記熱分解ガス化炉本体と前記改質触媒反応器を包囲するように設けられて前記熱分解ガス化炉本体と前記改質触媒反応器内部を加熱する加熱手段と、前記熱分解ガス化炉本体内へバイオマスを供給するバイオマス供給手段と、前記熱分解ガス化炉本体内に水蒸気と酸化剤を供給する水蒸気および酸化剤供給手段とを備え、前記改質触媒反応器には、ニッケル、鉄、白金、セリウム、及びジルコニウム並びに多孔質の酸化物触媒担体とからなる改質ガス化触媒、ニッケル、ロジウム、モリブデン、チタン、セリウム、及びネオジム並びに多孔質の酸化物触媒担体とからなる改質ガス化触媒、ニッケル、コバルト、セリウム及びランタン並びに多孔質の酸化物触媒担体とからなる改質ガス化触媒のうちいずれかの改質ガス化触媒を用いることを特徴とする。 The pyrolysis gasification furnace according to claim 1 is a pyrolysis gasification furnace that thermally decomposes biomass into at least a solid component and a gas component by gasification, wherein the pyrolysis gasification furnace main body and the pyrolysis gas gas A reforming catalyst reactor connected to the main body of the gasifier to gasify the tar in the gas component by a catalytic reforming reaction, and provided to surround the pyrolysis gasification furnace main body and the reforming catalyst reactor. Heating means for heating the pyrolysis gasification furnace main body and the inside of the reforming catalyst reactor, biomass supply means for supplying biomass into the pyrolysis gasification furnace main body, and in the pyrolysis gasification furnace main body A reforming gas comprising nickel, iron, platinum, cerium, and zirconium, and a porous oxide catalyst carrier. Catalyst Reformed gasification catalyst comprising ru, rhodium, molybdenum, titanium, cerium and neodymium and a porous oxide catalyst support, reformed gas comprising nickel, cobalt, cerium and lanthanum and a porous oxide catalyst support One of the reforming gasification catalysts is used.
請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載の熱分解ガス化炉において、前記加熱手段が、前記熱分解ガス化炉で生成する固形成分であるチャーおよびバイオコークスを燃焼する高温燃焼炉で発生する燃焼ガスを用いて前記熱分解ガス炉本体および前記改質触媒反応器内部を加熱することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, there is provided the pyrolysis gasification furnace according to the first aspect, wherein the heating means burns char and bio-coke which are solid components generated in the pyrolysis gasification furnace. The combustion gas generated in the furnace is used to heat the pyrolysis gas furnace main body and the inside of the reforming catalyst reactor.
請求項3に記載の触媒改質方法は、ニッケル、鉄、白金、セリウム、及びジルコニウム並びに多孔質の酸化物触媒担体とからなる改質ガス化触媒、ニッケル、ロジウム、モリブデン、チタン、セリウム、及びネオジム並びに多孔質の酸化物触媒担体とからなる改質ガス化触媒、ニッケル、コバルト、セリウム及びランタン並びに多孔質の酸化物触媒担体とからなる改質ガス化触媒のうちいずれかの改質ガス化触媒が充填されている改質触媒反応器を用いて、ガス成分中のタールを触媒改質反応でガス化することを特徴とする。 The catalyst reforming method according to claim 3 is a reformed gasification catalyst comprising nickel, iron, platinum, cerium, and zirconium and a porous oxide catalyst support, nickel, rhodium, molybdenum, titanium, cerium, and A reformed gasification catalyst composed of neodymium and a porous oxide catalyst support, or a reformed gasification catalyst composed of nickel, cobalt, cerium, lanthanum, and a porous oxide catalyst support. Using a reforming catalytic reactor filled with a catalyst, tar in a gas component is gasified by catalytic reforming reaction.
請求項4に記載のエタノール供給システムは、請求項1又は請求項2に記載の熱分解ガス化炉を備えたエタノール供給システムであって、前記熱分解ガス化炉で生成するバイオマスガスを洗浄・精製するガス精製装置と、精製したガスを用いてエタノールを合成するエタノール合成触媒反応器とを具備することを特徴とする。 The ethanol supply system according to claim 4 is an ethanol supply system including the pyrolysis gasification furnace according to claim 1 or 2, wherein the biomass gas generated in the pyrolysis gasification furnace is washed and It comprises a gas purification device for purification and an ethanol synthesis catalyst reactor for synthesizing ethanol using the purified gas.
請求項5に記載の電熱供給システムは、請求項4に記載のエタノール供給システムを備えた電熱供給システムであって、前記エタノール合成触媒反応器と直結する気液分離器でエタノール等の液体成分を分離した排出ガスを燃料にして電力と熱を供給するディーゼル発電機とを具備することを特徴とする。 An electric heat supply system according to claim 5 is an electric heat supply system including the ethanol supply system according to claim 4, wherein a liquid component such as ethanol is removed by a gas-liquid separator directly connected to the ethanol synthesis catalyst reactor. And a diesel generator for supplying electric power and heat using the separated exhaust gas as fuel.
本発明のバイオマスの熱分解ガス化炉と触媒改質方法の態様において、前記気体成分が、CO、H2、メタン、水蒸気およびCO2などの混合ガスとガス状のタ一ルであることが好ましい。 In the embodiment of the biomass pyrolysis gasification furnace and the catalyst reforming method of the present invention, the gas component is a mixed gas such as CO, H 2 , methane, water vapor, and CO 2 and a gaseous tar. preferable.
本発明のバイオマスの熱分解ガス化炉と触媒改質方法の態様において、前記熱分解ガス化を、750℃以下の温度で行なうことが好ましい。 In an embodiment of the biomass pyrolysis gasification furnace and catalyst reforming method of the present invention, the pyrolysis gasification is preferably performed at a temperature of 750 ° C. or lower.
本発明のバイオマスのカス化方法の態様において、植物が、木材、樹皮、バカス、稲わら、古紙、および汚泥からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。 In the aspect of the method for converting biomass into biomass according to the present invention, the plant is preferably at least one selected from the group consisting of wood, bark, bacus, rice straw, waste paper, and sludge.
本発明のバイオマスの熱分解ガス化炉内で生成する加圧(0.1MPa〜0.6MPa)のCO、H2、メタン、水蒸気およびCO2の混合ガスとガス状のタ一ルからなる気体成分をガス化炉温度で改質ガス化触媒に接触反応させる。 CO pressurization generated in the gasifier in the biomass of the present invention (0.1MPa~0.6MPa), H 2, methane, a mixed gas and gaseous data gaseous component consisting of one le of water vapor and CO 2 The reforming gasification catalyst is contacted and reacted at the gasification furnace temperature.
本発明の熱分解ガス化炉は、所望の温度下において、バイオマスの種類に応じて、当該バイオマスからチャー、バイオコークスおよび灰分からなる固体成分と、気体成分とを生成する機能を有する。固体成分は気体成分と分離されて出口部に連結したチャーおよび灰分を回収容器に回収する。 The pyrolysis gasification furnace of the present invention has a function of generating a solid component composed of char, bio-coke and ash and a gas component from the biomass in accordance with the type of biomass at a desired temperature. The solid component is separated from the gas component, and char and ash content connected to the outlet are collected in a collection container.
本発明によれば、木材や農業廃棄物などのバイオマスを熱分解ガス化することにより生じるタール等を含む気体成分を改質ガス化触媒と反応させることによって、ガス化変換効率とガス収量が高く熱分解ガスを経済的で低コストで製造する熱分解ガス化炉と触媒改質方法を提供する。同時に熱分解ガス化炉に連結する改質ガス化反応炉で製造されるバイオマスガスを利用してディーゼル発電機により電力・熱およびエタノール合成反応器を用いてアルコール合成燃料など地域の社会・産業にエネルギー燃料を提供することにより地域のエネルギー自立化に貢献できる。 According to the present invention, gasification conversion efficiency and gas yield are increased by reacting a gas component containing tar and the like produced by pyrolyzing and gasifying biomass such as wood and agricultural waste with a reformed gasification catalyst. A pyrolysis gasification furnace and a catalyst reforming method for producing pyrolysis gas economically and at low cost are provided. At the same time, the biomass gas produced in the reforming gasification reactor connected to the pyrolysis gasification furnace is used to generate power, heat, and ethanol synthesis reactors using diesel generators for local society and industry such as alcohol synthesis fuel. Providing energy fuel can contribute to local energy independence.
まず、本発明の概略について説明する。
本発明の熱分解ガス化炉本体に直結する触媒改質ガス化反応器において、バイオマスの熱分解ガス炉内に生成される加圧のCO、H2,メタン、水蒸気およびCO2などの混合ガスから成る熱分解ガスと随伴する気体状のタールとの触媒的改質反応である。タール及び熱分解ガスは、改質触媒に接触して、改質ガス化反応により、COおよびH2を主成分とする改質ガスを形成する。タールの触媒的改質ガス化反応は、バイオマスの熱分解ガス化が起こる熱分解ガス化炉の出口部に直結する触媒改質反応器において行なうことができる。触媒充填の態様により固定床触媒反応器および、流動層改質触媒反応器が使用される。
First, the outline of the present invention will be described.
In the catalytic reforming gasification reactor directly connected to the pyrolysis gasification furnace main body of the present invention, a mixed gas such as pressurized CO, H 2 , methane, water vapor and CO 2 generated in the pyrolysis gas furnace of biomass Is a catalytic reforming reaction of a pyrolysis gas comprising The tar and pyrolysis gas come into contact with the reforming catalyst and form a reformed gas mainly composed of CO and H 2 by a reforming gasification reaction. The catalytic reforming gasification reaction of tar can be performed in a catalytic reforming reactor directly connected to the outlet of the pyrolysis gasification furnace in which pyrolysis gasification of biomass occurs. A fixed bed catalyst reactor and a fluidized bed reforming catalyst reactor are used depending on the mode of catalyst filling.
また、本発明において、「バイオマスガス」とは、一酸化炭素と水素を含む混合ガスを意味し、バイオマスの熱分解ガス化炉で生成する熱分解ガスには、他にCO2、CH4、C2H6等の低級炭化水素が含まれてもよい。バイオマスガスは、例えば、ディーゼル発電などのガス燃料や、エタノール合成、メタノール合成およびFT油合成などの化学工業用原料として用いられる。 Further, in the present invention, “biomass gas” means a mixed gas containing carbon monoxide and hydrogen, and the pyrolysis gas generated in the pyrolysis gasification furnace of biomass includes CO 2 , CH 4 , Lower hydrocarbons such as C 2 H 6 may be included. Biomass gas is used as a raw material for chemical industry such as gas fuel such as diesel power generation, ethanol synthesis, methanol synthesis and FT oil synthesis, for example.
バイオマスの熱分解ガス化工程においては、バイオマスは、チャー、炭、灰分などの固体成分と、タールを含む気体成分とに熱分解される。そのタールを含む気体成分(熱分解ガス)の触媒改質反応条件は、400℃〜750℃で、接触時間は0.1秒〜10秒であるのが一般的である。バイオマスの種類や熱分解ガス化温度によって、触媒改質温度は適宜変更可能であるが、ガス化収率とガス化変換効率の最適化条件において、好ましくは、500℃〜650℃で、0.2時間〜2時間とする。 In the pyrolysis gasification process of biomass, biomass is pyrolyzed into solid components such as char, charcoal, and ash, and gas components including tar. The catalytic reforming reaction conditions of the gas component (pyrolysis gas) containing the tar are generally 400 ° C. to 750 ° C., and the contact time is generally 0.1 seconds to 10 seconds. Although the catalyst reforming temperature can be appropriately changed depending on the type of biomass and the pyrolysis gasification temperature, it is preferably 500 ° C. to 650 ° C. under the optimization conditions of the gasification yield and the gasification conversion efficiency. 2 hours to 2 hours.
一方、上述のように熱分解ガス成分は、改質ガス化触媒に接触させることによりCO、水素、メタン、エタンおよび水蒸気の存在下のタールと反応して改質ガスに変換することができる。前記タールの改質ガス化反応は、適当な触媒下で行なうことができる。 On the other hand, as described above, the pyrolysis gas component can be converted into reformed gas by reacting with tar in the presence of CO, hydrogen, methane, ethane and water vapor by contacting with the reformed gasification catalyst. The reformed gasification reaction of the tar can be performed under an appropriate catalyst.
また、触媒としては、ニッケル、鉄、コバルト、白金、ロジウム、モリブデン、ジルコニア、チタン、セリウム、ランタン、およびネオジムから選ばれる1種あるいは2種以上の金属元素と多孔質の酸化物触媒担体とからなる改質触媒を使用することができる。該触媒は、従来の含浸法に従って、上記金属のアセチルアセトナト錯体のアセトン溶液や様々な塩の水溶液(硝酸塩や塩酸塩など)を用いて調製することができる。 In addition, the catalyst includes one or more metal elements selected from nickel, iron, cobalt, platinum, rhodium, molybdenum, zirconia, titanium, cerium, lanthanum, and neodymium and a porous oxide catalyst support. A reforming catalyst can be used. The catalyst can be prepared according to a conventional impregnation method using an acetone solution of the above metal acetylacetonate complex or an aqueous solution of various salts (such as nitrates and hydrochlorides).
また、気体成分との反応において、反応温度は、400℃〜750℃であり、反応性及び熱効率という観点から、好ましくは500℃〜700℃であり、さらに好ましくは550℃〜650℃である。 Moreover, in reaction with a gaseous component, reaction temperature is 400 to 750 degreeC, From a viewpoint of reactivity and thermal efficiency, Preferably it is 500 to 700 degreeC, More preferably, it is 550 to 650 degreeC.
本発明を実施する反応容器は、ハニカム構造触媒あるいはペッレト構造触媒などを充填する固定床反応器が好ましいが、これに限定されない。流動層反応器は、高い伝熱速度を提供し、等温操作を維持できるため、熱分解反応と改質ガス化反応の組み合わせによるガス製造において非常に有効である。 The reaction vessel for carrying out the present invention is preferably a fixed bed reactor filled with a honeycomb structure catalyst or a pellet structure catalyst, but is not limited thereto. Since the fluidized bed reactor provides a high heat transfer rate and can maintain an isothermal operation, it is very effective in gas production by a combination of a pyrolysis reaction and a reformed gasification reaction.
本発明のバイオマスの熱分解ガス化炉の一実施態様について、図1を参照して説明する。 One embodiment of the biomass pyrolysis gasification furnace of the present invention will be described with reference to FIG.
図1は、本発明の一実施態様によるバイオマスの熱分解カス化炉と触媒改質方法を示す図である。図1において、20が熱分解ガス化炉本体であり、バイオマスホッパー10、スクリュウフィーダー11およびコンベアー昇降機12を経由して木質バイオマスを投入口より供給する。必要な水は配管13より熱分解ガス化炉本体20のホルダー内部に投入されてキルン型ロータリー方式によりバイオマスと高温水蒸気の雰囲気下で均一質に攪拌され移動しながら熱分解ガス化反応が進行する。この間において生成する固形物であるチャーおよびバイオコークスが排出部22より排出され、一方熱分解ガス化反応で生成する熱分解ガスとタール等からなるガス成分は、熱分解ガス化炉ホルダーの後部に連結する触媒改質ガス化反応器40に充填される改質ガス化触媒41を用いてタール等の接触改質ガス化反応が行われる。 FIG. 1 is a diagram showing a biomass pyrolysis cassification furnace and a catalyst reforming method according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 20 denotes a pyrolysis gasification furnace main body, which supplies woody biomass from an inlet through a biomass hopper 10, a screw feeder 11 and a conveyor elevator 12. Necessary water is introduced into the holder of the pyrolysis gasification furnace main body 20 from the pipe 13, and the pyrolysis gasification reaction proceeds while being stirred and moved uniformly in an atmosphere of biomass and high-temperature steam by a kiln type rotary system. . During this time, char and bio-coke, which are solids produced, are discharged from the discharge unit 22, while the gas component consisting of pyrolysis gas and tar generated in the pyrolysis gasification reaction is placed in the rear part of the pyrolysis gasification furnace holder. A catalytic reforming gasification reaction of tar or the like is performed using the reforming gasification catalyst 41 filled in the catalyst reforming gasification reactor 40 to be connected.
なお、触媒改質ガス化反応器40は、場合によってガス注入口42を有しても良い。これによって、水蒸気等のガスを外部投入することにより、改質ガス化触媒を選択したり温度および圧力を制御して生成する改質ガスの水素/COモル比を1以上で通常2〜2.5で生成することが出来る。触媒活性が劣化した場合には、水蒸気と水素、又は水蒸気と空気を用いて改質触媒の再生処理が行うことが出来る。これにより、高効率なタール等の改質ガス化反応を安定的に進行させることにより熱分解ガス化炉の持続的な運転を行うことができる。 The catalytic reforming gasification reactor 40 may have a gas inlet 42 in some cases. Thereby, by introducing a gas such as water vapor, the hydrogen / CO molar ratio of the reformed gas generated by selecting the reformed gasification catalyst or controlling the temperature and pressure is 1 or more, usually 2 to 2.5. Can be generated. When the catalytic activity is deteriorated, the reforming catalyst can be regenerated using steam and hydrogen, or steam and air. Thereby, the continuous operation | movement of a pyrolysis gasification furnace can be performed by advancing reforming gasification reaction, such as highly efficient tar, stably.
次に、バイオマスからの生成までの過程を説明する。まず、原料のバイオマスを、熱分解ガス炉本体20の投入口から供給する。供給されたバイオマスは、そのまま、又は一旦気密性の高いバイオマス貯蔵室に投入された後、ダンパーあるいはハッチの開閉により熱分解ガス化炉フォルダーへ供給される。熱分解炉フォルダー内で、400℃〜850℃の温度範囲で0.1秒〜10秒の滞留時間で、バイオマスが加圧(0.1MPa〜0.6MPa)で熱分解ガス化される。なお、500℃〜750℃の温度範囲で、0.2秒〜2秒の滞留時間だとより好ましい。これによって、バイオマスは、チャー、灰分などからなる固体成分と、ガス状のタールなどからなる加圧の気体成分が生成される。ここで、タールが気体成分となる温度に調節することは重要であるが通常は熱分解ガス化炉内部温度において充分に達成される。チャー、炭および灰分などの固体成分は排出部22から排出され、回収容器23に保管される。チャーおよび炭は高温燃焼炉30で燃焼されて800℃以上の燃焼ガスは熱交換器を経由して熱分解ガス化炉本体20および触媒改質ガス化反応器40の外熱式ホルダー21に供給されて炉内を600℃〜750℃に加熱することが出来る。 Next, the process until production from biomass will be described. First, raw material biomass is supplied from the inlet of the pyrolysis gas furnace body 20. The supplied biomass is supplied as it is or once into a highly airtight biomass storage chamber, and then supplied to the pyrolysis gasifier folder by opening or closing a damper or a hatch. In the pyrolysis furnace folder, the biomass is pyrolyzed and gasified by pressurization (0.1 MPa to 0.6 MPa) with a residence time of 0.1 seconds to 10 seconds in a temperature range of 400 ° C. to 850 ° C. In addition, it is more preferable that it is the residence time of 0.2 second-2 second in the temperature range of 500 degreeC-750 degreeC. As a result, biomass generates a solid component composed of char, ash, and the like, and a pressurized gas component composed of gaseous tar and the like. Here, it is important to adjust the temperature so that tar becomes a gas component, but it is usually achieved sufficiently at the internal temperature of the pyrolysis gasifier. Solid components such as char, charcoal and ash are discharged from the discharge unit 22 and stored in the recovery container 23. Char and char are burned in the high temperature combustion furnace 30 and combustion gas of 800 ° C. or higher is supplied to the pyrolysis gasification furnace main body 20 and the external heating holder 21 of the catalytic reforming gasification reactor 40 via a heat exchanger. Thus, the inside of the furnace can be heated to 600 ° C. to 750 ° C.
ガス状のタールを含む気体成分は、例えば、ガス注入口42などからのガスの流れに従って、場合によっては、水蒸気などともに、触媒改質ガス化反応器40へと導入される。 The gaseous component containing gaseous tar is introduced into the catalytic reforming gasification reactor 40 together with, for example, water vapor in accordance with the flow of gas from the gas inlet 42 or the like.
タールの触媒改質ガス化反応器40では、タールを含む気体成分と水蒸気とが、触媒41存在下で反応し、特にタール等の炭化水素から成るガス成分の改質ガス化反応が進行してバイオマスガスを生成する。上述のように触媒活性を低下させることなく、H2/CO比が1以上のガス組成を有する加圧の改質ガスを高いガス化収率(50%以上)で生成することが可能となる。生成するバイオマスガスは脱硫・PSAガス調整器44で精製処理した後にガスホルダー46に貯蔵される。必要に応じてバイオマスガスを発電機50に投入して電力および熱を発生させ、また、昇圧ポンプ61を介してエタノール合成反応器60に投入し、気液分離器62でガスとエタノールを分離してそれぞれ取り出すことができる。分離して取り出したガスは配管63からディーゼル発電機に燃料として供給される。また、分離して取り出したエタノールも精製することで燃料として用いることができる。これにより、電力・熱およびエタノール燃料からなるトリジェネ・バイオマスエネルギーを供給する。 In the catalytic reforming gasification reactor 40 for tar, a gas component containing tar reacts with water vapor in the presence of the catalyst 41, and in particular, a reforming gasification reaction of a gas component composed of hydrocarbon such as tar proceeds. Generate biomass gas. As described above, it is possible to generate a pressurized reformed gas having a gas composition with an H 2 / CO ratio of 1 or more with a high gasification yield (50% or more) without reducing the catalytic activity. . The produced biomass gas is purified by the desulfurization / PSA gas regulator 44 and then stored in the gas holder 46. If necessary, biomass gas is input to the generator 50 to generate electric power and heat, and is input to the ethanol synthesis reactor 60 via the booster pump 61, and the gas and liquid separator 62 separates the gas and ethanol. Can be taken out respectively. The separated and extracted gas is supplied as fuel from the pipe 63 to the diesel generator. In addition, ethanol that has been separated and taken out can be purified and used as a fuel. This will supply tri-generation biomass energy consisting of electricity, heat and ethanol fuel.
次に、本発明の実施例を以下に示すが、下記の実施例は、発明を例示するだけのものあって、本発明の内容が下記の実施例によって制限されるのではない。 Next, examples of the present invention will be described below. However, the following examples are merely illustrative of the invention, and the content of the present invention is not limited by the following examples.
ペッレト型改質ガス化触媒あるいはハニカム型改質ガス化触媒を充填する固定床改質ガス化反応器を用い、バイオマスとして実施例1において杉ペレット、実施例2において樹皮材および実施例3においてはサトウキビの搾りかすのバガス(25%〜30%含水率)を100Kg/hの供給速度でキルン型ロータリーガス化炉に投入して高温(650℃)の水蒸気を用いる熱分解ガス化反応を行った。タールを含むガス成分を熱分解ガス化炉に直結する改質ガス化反応器に充填する改質ガス化触媒に接触させて加圧のバイオマスガスが得られた。触媒改質ガス化した場合と無触媒の場合での熱分解ガス炉のバイオマスのガス化変換効率および改質ガス組成などについて性能比較を行った実施例1〜3において行った試験結果を以下に示す。 Using a fixed bed reformed gasification reactor filled with a pellet-type reformed gasification catalyst or a honeycomb-type reformed gasification catalyst, cedar pellets in Example 1, bark material in Example 2 and Example 3 as biomass Sugarcane pomace bagasse (25% to 30% moisture content) was introduced into a kiln type rotary gasifier at a feed rate of 100 kg / h to conduct a pyrolysis gasification reaction using high-temperature (650 ° C) steam. . Pressurized biomass gas was obtained by bringing a gas component containing tar into contact with a reformed gasification catalyst charged in a reformed gasification reactor directly connected to a pyrolysis gasification furnace. The test results conducted in Examples 1 to 3 in which performance comparison was made with respect to the gasification conversion efficiency and reformed gas composition of the biomass in the pyrolysis gas furnace in the case of catalytic reforming gasification and in the case of no catalyst are as follows: Show.
(実施例1)
ペレット型改質触媒A (4%Ni, 0.2%Pt, 2%Fe,25%CeO2,3%ZrO2/Al2O3 ここで金属成分の担体アルミナに対する重量%である)を担時したリング状アルミナぺレット触媒(19X16mm 10holes, 表面積 325 m2/g)50Lを改質ガス化反応器(内径25cm, 高さ150cm)内に充填して、キルン型ロータリーガス化炉温度を650℃で運転して改質ガス化反応器内温度を650℃で制御してタール改質ガス化を行なって0.3気圧の加圧バイオマスガスが得られた。出口バイオマスガス中のCO、水素、CO2、CH4及び炭化水素の濃度は、ガスクロパック(Gaskuropack)およびモレキュラシーブ13Xが充填されたマイクロガスクロ分析器と島津FIDガスクロ分析器を用いて測定した。排出ガスの流量は、湿式ガス流量計により測定した。生成ガスの生成速度は、流出ガスのGC分析から算出した。ガス化変換率(%C−conv)は、(CO+CO2+CH4+炭化水素の生成速度)/(バイオマスの全C供給量)×100から算出した。C−conv及び生成速度は、2時間〜10時間の平均値である。チャーの量は、バイオマスの供給を停止した後、採取重量測定により決定した。出口ガスは1時間当り148Nm3の改質ガス(50%H2、23%CO、6%メタン、1%エタン、15%CO2;窒素バランス)が得られた。改質ガス化触媒を用いない場合の熱分解ガス化炉の出口ガスは1時間当り75Nm3の改質ガスが得られた。改質ガス化触媒Aを用いて行った場合の生成ガスやタールおよびチャーなどの成分組成、ガス化変換率を、無触媒での熱分解ガス化の結果と比較して表1に示した。この結果から、ペレット型改質触媒Aを充填する触媒改質ガス化反応器を具備する熱分解ガス化炉において副生メタンとタールが低減して水素生成量が大幅に増大した。またH2/COモル比は無触媒の0.9から2.2に増大した。加えてバイオマスのガス化変換効率が無触媒の場合の47.2%から改質ガス化反応器を具備した場合に82.4%に増大して、またタールの生成量が無触媒の25%から2%に低減した。
Example 1
Pellet-type reforming catalyst A (4% Ni, 0.2% Pt, 2% Fe, 25% CeO 2 , 3% ZrO 2 / Al 2 O 3 where the metal component is weight% with respect to the support alumina) ring alumina pellets catalyst (19X16mm 10holes, surface area 325 m 2 / g) 50L reformed gasification reactor (internal diameter 25 cm, height 150 cm) was packed into a kiln-type rotary gasifier temperature at 650 ° C. The reformed gasification reactor was operated and the reformed gasification reactor internal temperature was controlled at 650 ° C. to perform tar reforming gasification, and a pressurized biomass gas of 0.3 atm was obtained. The concentrations of CO, hydrogen, CO 2 , CH 4, and hydrocarbons in the outlet biomass gas were measured using a micro gas chromatograph and a Shimadzu FID gas chromatograph filled with gas cropack and molecular sieve 13X. The flow rate of the exhaust gas was measured with a wet gas flow meter. The production rate of the product gas was calculated from the GC analysis of the effluent gas. The gasification conversion rate (% C-conv) was calculated from (CO + CO 2 + CH 4 + hydrocarbon production rate) / (total C supply amount of biomass) × 100. C-conv and production rate are average values from 2 hours to 10 hours. The amount of char was determined by measuring the collected weight after stopping the biomass supply. The outlet gas was 148 Nm 3 of reformed gas per hour (50% H 2 , 23% CO, 6% methane, 1% ethane, 15% CO 2 ; nitrogen balance). When the reformed gasification catalyst was not used, a reformed gas of 75 Nm 3 per hour was obtained as the outlet gas of the pyrolysis gasifier. Table 1 shows the composition of components such as product gas, tar, and char, and the gasification conversion rate when the reformed gasification catalyst A is used in comparison with the results of pyrolysis gasification without a catalyst. From this result, in the pyrolysis gasification furnace equipped with the catalytic reforming gasification reactor filled with the pellet type reforming catalyst A, by-product methane and tar were reduced and the amount of hydrogen generation was greatly increased. In addition, the H 2 / CO molar ratio increased from 0.9 without catalyst to 2.2. In addition, the biomass gasification conversion efficiency increases from 47.2% when no catalyst is used to 82.4% when a reforming gasification reactor is provided, and the amount of tar produced is 25% when no catalyst is used. To 2%.
(実施例2)
ペレット型改質ガス化触媒B (3%Ni,2%Rh,30%CeO2,3%MoO3,5%TiO2,1.5%Nd2O3/Al2O3 ここで金属成分%は担体アルミナに対する重量濃度である)を担持したリング状アルミナぺレット触媒(19X16mm10holes, 表面積 365m2/g)50Lを用い、樹皮の熱分解ガス化炉で生成するガス成分を用いて改質ガス化反応を行った。反応条件や試験実施態様は実施例1と同様である。出口ガスは1時間当り135Nm3の改質ガス(48%H2、20%CO、6%メタン、1%エタン、19%CO2)が得られた。改質ガス化触媒Bを用いて行った場合の生成ガスのガス成分組成、ガス化変換率を、無触媒での熱分解ガス化の結果と比較して表2に示した。この結果から、ペレット型改質触媒Bを充填する触媒改質ガス化反応器を具備する熱分解ガス化炉において副生メタンとタールが低減して水素生成量が大幅に増大した。またH2/COモル比は無触媒の0.9から2.4に増大した。加えてバイオマスのガス化変換効率が無触媒の場合の45.8%から改質ガス化反応器を具備した場合に78.2%に増大して、またタールの生成量が無触媒の24%から3%に低減した。
(Example 2)
Pellet type reforming gasification catalyst B (3% Ni, 2% Rh, 30% CeO 2 , 3% MoO 3 , 5% TiO 2 , 1.5% Nd 2 O 3 / Al 2 O 3 Using a ring-shaped alumina pellet catalyst (19X16mm10holes, surface area 365m 2 / g) 50L carrying the weight concentration of alumina), the reformed gasification reaction is performed using the gas components generated in the pyrolysis gasification furnace for bark. went. Reaction conditions and test embodiments are the same as in Example 1. The outlet gas was 135 Nm 3 of reformed gas per hour (48% H 2 , 20% CO, 6% methane, 1% ethane, 19% CO 2 ). Table 2 shows the gas component composition and gasification conversion rate of the product gas when the reformed gasification catalyst B is used in comparison with the results of pyrolysis gasification without a catalyst. From this result, in the pyrolysis gasification furnace equipped with the catalytic reforming gasification reactor filled with the pellet type reforming catalyst B, by-product methane and tar were reduced and the amount of hydrogen generation was greatly increased. In addition, the H 2 / CO molar ratio increased from 0.9 without catalyst to 2.4. In addition, the gasification conversion efficiency of biomass is increased from 45.8% when no catalyst is used to 78.2% when a reforming gasification reactor is provided, and the amount of tar generated is 24% when no catalyst is used. Reduced to 3%.
(実施例3)
ハニカム型改質ガス化触媒C (8%Ni,25%CeO2, 2%Co, 5%La2O3/Al2O3:ここで金属成分の担体アルミナに対する重量%である)を担持したハニカム構造触媒(20cm内径X100cm高さ円柱、表面積125 m2/g)50Lを用い、サトウキビの搾りかすであるバガスの熱分解ガス化で生成するガス成分を用いて改質ガス化反応を行った。反応条件や試験実施態様は実施例1と同様である。出口ガスは1時間当り143Nm3の改質ガス(50%H2、23%CO、8%メタン、1%エタン、20%CO2)が得られた。改質ガス化触媒Cを用いて行った場合の生成ガスのガス成分組成、ガス化変換率を、無触媒での熱分解ガス化の結果と比較して表3に示した。この結果から、ハニカム型改質触媒Cを充填する触媒改質ガス化反応器を具備する熱分解ガス化炉において副生メタンとタールが低減して水素生成量が大幅に増大した。またH2/COモル比は無触媒の0.4から2.2に増大した。加えてバイオマスのガス化変換効率が無触媒の場合の53.5%から改質ガス化反応器を具備した場合に75.8%に増大して、またタールの生成量が無触媒の26%から2%に低減した。
Example 3
Honeycomb reformed gas catalyst C (8% Ni, 25% CeO 2, 2% Co, 5% La 2 O 3 / Al 2 O 3: wherein a weight% relative to the carrier alumina a metal component) carrying A reformed gasification reaction was carried out using 50 L of honeycomb structure catalyst (20 cm inner diameter X100 cm height cylinder, surface area 125 m 2 / g) and using gas components generated by pyrolysis gasification of bagasse, which is the residue of sugarcane. . Reaction conditions and test embodiments are the same as in Example 1. As the outlet gas, 143 Nm 3 of reformed gas (50% H 2 , 23% CO, 8% methane, 1% ethane, 20% CO 2 ) was obtained per hour. Table 3 shows the gas component composition and gasification conversion rate of the product gas when the reformed gasification catalyst C is used, compared with the results of pyrolysis gasification without catalyst. From this result, in the pyrolysis gasification furnace equipped with the catalytic reforming gasification reactor filled with the honeycomb-type reforming catalyst C, by-product methane and tar were reduced and the amount of hydrogen generation was greatly increased. Also, the H 2 / CO molar ratio increased from 0.4 without catalyst to 2.2. In addition, the gasification conversion efficiency of biomass is increased from 53.5% when no catalyst is used to 75.8% when a reforming gasification reactor is provided, and the amount of tar produced is 26% when no catalyst is used. To 2%.
以下、本発明を改質ガス化触媒A,BおよびCの製造法によってさらに詳しく説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the process for producing reformed gasification catalysts A, B and C.
実施例1の改質ガス化触媒Aの製造について、硝酸セリウム(Ce(NO3)3XH2O)、塩化ジルコニウム(ZrCl4), 塩化鉄(FeCl3)およびモリブデン酸アンモニウム((NH4)2Mo2O7)を混合溶解したエタノール水溶液を用いて、アルミナ担体(16X19mm Al2O3)1Kgに含浸担時して120℃で6時間の乾燥処理を行った。その後、450℃で5時間空気気流下において焼成処理を行った。さらに塩化ニッケル(NiCl2)および塩化白金酸塩(H2PtCl6 6H2O)を溶解したエタノール水溶液を用いて逐次含浸を行った後に乾燥空気の1L/min流量下で成形物を最大650℃で5時間焼成した。緻密で強度が高い改質ガス化触媒を調整した。 For the production of the reformed gasification catalyst A of Example 1, cerium nitrate (Ce (NO 3 ) 3 XH 2 O), zirconium chloride (ZrCl 4 ), iron chloride (FeCl 3 ) and ammonium molybdate ((NH 4 ) Using an aqueous ethanol solution in which 2 Mo 2 O 7 ) was mixed and dissolved, 1 kg of alumina support (16 × 19 mm Al 2 O 3 ) was impregnated and dried at 120 ° C. for 6 hours. Thereafter, a baking treatment was performed at 450 ° C. for 5 hours under an air stream. Further, after impregnating sequentially with an aqueous ethanol solution in which nickel chloride (NiCl 2 ) and chloroplatinate (H 2 PtCl 6 6H 2 O) are dissolved, the molded product is 650 ° C at a maximum flow rate of 1 L / min of dry air. For 5 hours. A reformed gasification catalyst with high density and high strength was prepared.
実施例2の改質ガス化触媒Bの製造について、 硝酸セリウム(Ce(NO3)3XH2O)、塩化コバルト(CoCl2)および塩化ランタン(LaCl5XH2O)と塩化ニッケル(NiCl2)を混合溶解したエタノール水溶液を用いて、に含浸担時して120℃で6時間の乾燥処理を行った。その後、450℃で5時間空気気流下において焼成処理を行った。さらに塩化ニッケル(NiCl2)および塩化ロジウム(RhCl3XH2O)を溶解したエタノール水溶液を用いて逐次含浸を行った後に乾燥空気の1L/min流量下で成形物を最大650℃で5時間焼成した。粒子集合体が緻密で強度が高い改質ガス化触媒ペレットを調整した。 For the production of the reformed gasification catalyst B of Example 2, cerium nitrate (Ce (NO 3 ) 3 XH 2 O), cobalt chloride (CoCl 2 ), lanthanum chloride (LaCl 5 XH 2 O) and nickel chloride (NiCl 2 ) Using a mixed and dissolved ethanol aqueous solution, a drying treatment was performed at 120 ° C. for 6 hours while impregnating. Thereafter, a baking treatment was performed at 450 ° C. for 5 hours under an air stream. Further, after impregnating successively with an aqueous ethanol solution in which nickel chloride (NiCl 2 ) and rhodium chloride (RhCl 3 XH 2 O) are dissolved, the molded product is fired at a maximum flow of 650 ° C. for 5 hours under a flow rate of 1 L / min of dry air. did. A reformed gasification catalyst pellet having a dense particle aggregate and high strength was prepared.
実施例3の改質ガス化触媒Cの製造について、 硝酸セリウム(Ce(NO3)3XH2O)、塩化コバルト(CoCl2)および塩化ランタン(LaCl5XH2O)および塩化ニッケル(NiCl2)を混合溶解したエタノール水溶液を用いて、ハニカム構造触媒(20cm内径X25cm高さ円柱、表面積125 m2/g)に同時含浸担時して120℃で6時間の乾燥処理を行った。その後、450℃で5時間空気気流下において焼成処理を行った。乾燥空気の1L/min流量下で成形物を最大650℃で5時間焼成した。改質ガス化触媒C(表面積125m2/g)を製造した。 For the production of the reformed gasification catalyst C of Example 3, cerium nitrate (Ce (NO 3 ) 3 XH 2 O), cobalt chloride (CoCl 2 ), lanthanum chloride (LaCl 5 XH 2 O) and nickel chloride (NiCl 2) ) Was mixed and dissolved in a honeycomb structure catalyst (20 cm inner diameter × 25 cm height cylinder, surface area 125 m 2 / g) and simultaneously subjected to a drying treatment at 120 ° C. for 6 hours. Thereafter, a baking treatment was performed at 450 ° C. for 5 hours under an air stream. The molding was fired at a maximum of 650 ° C. for 5 hours under a flow rate of 1 L / min of dry air. The reformed gasification catalyst C (surface area 125 m 2 / g) was produced.
この結果、本発明のように、バイオマスの熱分解ガス化炉において改質ガス化反応器を具備することによりバイオマスを熱分解することにより生じるタール等を含む気体成分を改質ガス化触媒と反応させることによって、タールや炭化水素成分の生成を抑制して、バイオマスのガス化変換効率を向上し、高エネルギーの熱分解ガスを経済的で低コストで製造する熱分解ガス化炉と触媒改質方法であることを明らかにした。 As a result, as in the present invention, by providing a reformed gasification reactor in a biomass pyrolysis gasification furnace, a gas component containing tar generated by pyrolyzing biomass reacts with the reformed gasification catalyst. By suppressing the generation of tar and hydrocarbon components, the gasification conversion efficiency of biomass is improved, and a pyrolysis gasification furnace and catalytic reforming that produce high-energy pyrolysis gas economically and at low cost Clarified that the method.
10 ホッパー
11 スクリュウフィーダー
12 バイオマス供給口(コンベアー昇降機)
13 水供給配管
20 熱分解ガス化炉本体
21 外熱式ホルダー
22 排出部
23 回収容器
30 高温燃焼炉
31 外熱式ホルダー
32 空気供給器
33 熱交換器
40 タール改質ガス化反応器
41 改質ガス化触媒
42 ガス注入口
43 ガス洗浄器
44 脱硫・PSAガス調整器
45 流動ポンプ
46 バイオマスガスホルダー
50 ディーゼル発電機
60 エタノール合成反応器
61 昇圧ポンプ
62 気液分離器
63 配管
64 バイオエタノール
10 Hopper 11 Screw feeder 12 Biomass supply port (conveyor elevator)
13 Water Supply Pipe 20 Pyrolysis Gasification Furnace Body 21 External Heating Holder 22 Discharge Port 23 Recovery Unit 30 High Temperature Combustion Furnace 31 External Heating Holder 32 Air Supply 33 Heat Exchanger 40 Tar Reforming Gasification Reactor 41 Reforming Gasification catalyst 42 Gas inlet 43 Gas scrubber 44 Desulfurization / PSA gas regulator 45 Fluid pump 46 Biomass gas holder 50 Diesel generator 60 Ethanol synthesis reactor 61 Booster pump 62 Gas-liquid separator 63 Pipe 64 Bioethanol
Claims (5)
熱分解ガス化炉本体と、
前記熱分解ガスガス化炉本体に連結されて、ガス成分中のタールを触媒改質反応でガス化する改質触媒反応器と、
前記熱分解ガス化炉本体と前記改質触媒反応器を包囲するように設けられて前記熱分解ガス化炉本体と前記改質触媒反応器内部を加熱する加熱手段と、
前記熱分解ガス化炉本体内へバイオマスを供給するバイオマス供給手段と、
前記熱分解ガス化炉本体内に水蒸気と酸化剤を供給する水蒸気および酸化剤供給手段とを備え、
前記改質触媒反応器には、ニッケル、鉄、白金、セリウム、及びジルコニウム並びに多孔質の酸化物触媒担体とからなる改質ガス化触媒、ニッケル、ロジウム、モリブデン、チタン、セリウム、及びネオジム並びに多孔質の酸化物触媒担体とからなる改質ガス化触媒、ニッケル、コバルト、セリウム及びランタン並びに多孔質の酸化物触媒担体とからなる改質ガス化触媒のうちいずれかの改質ガス化触媒が充填されていることを特徴とする熱分解ガス化炉。 A pyrolysis gasification furnace that thermally decomposes biomass into at least a solid component and a gas component by gasification,
A pyrolysis gasification furnace body;
A reforming catalyst reactor connected to the pyrolysis gas gasification furnace main body and gasifying tar in a gas component by a catalytic reforming reaction;
Heating means provided so as to surround the pyrolysis gasification furnace main body and the reforming catalyst reactor, and heating the pyrolysis gasification furnace main body and the interior of the reforming catalyst reactor;
Biomass supply means for supplying biomass into the pyrolysis gasifier body;
Water vapor and oxidant supply means for supplying water vapor and oxidant into the pyrolysis gasifier main body,
The reforming catalyst reactor includes a reformed gasification catalyst comprising nickel, iron, platinum, cerium, and zirconium and a porous oxide catalyst support, nickel, rhodium, molybdenum, titanium, cerium, neodymium, and porous. Reformed gasification catalyst consisting of a porous oxide catalyst support, nickel, cobalt, cerium and lanthanum, and a reformed gasification catalyst consisting of a porous oxide catalyst support filled with any reformed gasification catalyst A pyrolysis gasification furnace characterized by the above.
前記熱分解ガス化炉で生成するバイオマスガスを洗浄・精製するガス精製装置と、
精製したガスを用いてエタノールを合成するエタノール合成触媒反応器と
を具備することを特徴とするエタノール供給システム。 An ethanol supply system comprising the pyrolysis gasification furnace according to claim 1 or 2,
A gas purification device for cleaning and purifying biomass gas produced in the pyrolysis gasification furnace;
An ethanol supply system comprising an ethanol synthesis catalyst reactor for synthesizing ethanol using purified gas.
前記エタノール合成触媒反応器と直結する気液分離器でエタノール等の液体成分を分離したガスを燃料にして電力と熱を供給するディーゼル発電機を具備することを特徴とする電熱供給システム。 An electric heat supply system comprising the ethanol supply system according to claim 4,
An electric heat supply system comprising a diesel generator for supplying electric power and heat using a gas obtained by separating a liquid component such as ethanol as a fuel in a gas-liquid separator directly connected to the ethanol synthesis catalyst reactor.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013131179A JP2015004021A (en) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | Thermal decomposition gasification furnace, catalytic modification method, energy supply system and electric heat supply system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013131179A JP2015004021A (en) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | Thermal decomposition gasification furnace, catalytic modification method, energy supply system and electric heat supply system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015004021A true JP2015004021A (en) | 2015-01-08 |
Family
ID=52300176
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013131179A Pending JP2015004021A (en) | 2013-06-21 | 2013-06-21 | Thermal decomposition gasification furnace, catalytic modification method, energy supply system and electric heat supply system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2015004021A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105352751A (en) * | 2015-12-15 | 2016-02-24 | 山东大学 | System and method for measuring thermal efficiency and electrical efficiency of biomass gas generator set |
CN106047413A (en) * | 2016-06-14 | 2016-10-26 | 山东大学 | System and method for preparing high carbonmonoxide concentration gasified gas |
KR20210110158A (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-07 | 연세대학교 원주산학협력단 | Method and apparatus for controlling tar in synthetic gas and composition of synthetic gas in bio-crude gasification process |
CN113531539A (en) * | 2021-07-20 | 2021-10-22 | 浙江红狮环保股份有限公司 | Method for resource utilization of sodium chloride waste salt |
JP2022535327A (en) * | 2019-04-08 | 2022-08-08 | カーボフェックス オイ | Method and apparatus for producing non-energetic biocoal by heat treatment |
-
2013
- 2013-06-21 JP JP2013131179A patent/JP2015004021A/en active Pending
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105352751A (en) * | 2015-12-15 | 2016-02-24 | 山东大学 | System and method for measuring thermal efficiency and electrical efficiency of biomass gas generator set |
CN106047413A (en) * | 2016-06-14 | 2016-10-26 | 山东大学 | System and method for preparing high carbonmonoxide concentration gasified gas |
JP2022535327A (en) * | 2019-04-08 | 2022-08-08 | カーボフェックス オイ | Method and apparatus for producing non-energetic biocoal by heat treatment |
JP7515184B2 (en) | 2019-04-08 | 2024-07-12 | カーボフェックス オイ | Method and apparatus for producing biochar by thermal treatment |
KR20210110158A (en) * | 2020-02-28 | 2021-09-07 | 연세대학교 원주산학협력단 | Method and apparatus for controlling tar in synthetic gas and composition of synthetic gas in bio-crude gasification process |
KR102444094B1 (en) | 2020-02-28 | 2022-09-16 | 연세대학교 원주산학협력단 | Method and apparatus for controlling tar in synthetic gas and composition of synthetic gas in bio-crude gasification process |
CN113531539A (en) * | 2021-07-20 | 2021-10-22 | 浙江红狮环保股份有限公司 | Method for resource utilization of sodium chloride waste salt |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Li et al. | A review of CaO based catalysts for tar removal during biomass gasification | |
Fermoso et al. | Sorption enhanced catalytic steam gasification process: a direct route from lignocellulosic biomass to high purity hydrogen | |
US8541637B2 (en) | Process and system for thermochemical conversion of biomass | |
Asadullah et al. | Demonstration of real biomass gasification drastically promoted by effective catalyst | |
JP5143965B2 (en) | Method for producing methanol and ethanol | |
Zeng et al. | Bio-oil heavy fraction for hydrogen production by iron-based oxygen carrier redox cycle | |
JP5032101B2 (en) | Tar gasification catalyst for reforming and gasifying pyrolytic tar of carbonaceous raw material, tar gasification method, method for using tar gasification gas, and method for regenerating tar gasification catalyst | |
US8936658B2 (en) | Method of reforming gasification gas | |
JP2007229548A (en) | Reforming catalyst acted in biomass pyrolysis gasification process, its manufacturing method and modification process using the reforming catalyst, biomass pyrolytic gasifying device, and method for regenerating catalyst | |
Wang et al. | Investigation on hydrogen-rich syngas production from catalytic co-pyrolysis of polyvinyl chloride (PVC) and waste paper blends | |
JP2015004021A (en) | Thermal decomposition gasification furnace, catalytic modification method, energy supply system and electric heat supply system | |
Jaffar et al. | Synthetic natural gas production from the three stage (i) pyrolysis (ii) catalytic steam reforming (iii) catalytic hydrogenation of waste biomass | |
Zhang et al. | The integrated process for hydrogen production from biomass: Study on the catalytic conversion behavior of pyrolytic vapor in gas–solid simultaneous gasification process | |
JP2024100844A (en) | Biomass gas and hydrogen production method | |
Luo et al. | Conversion and syngas production of toluene as a biomass tar model compound in chemical looping reforming | |
Mei et al. | Producing eco-methane with raw syngas containing miscellaneous gases and tar by using a municipal solid waste char-based catalyst | |
Zhang et al. | Effect of Coal Ash on the Steam Reforming of Simulated Bio-oil for Hydrogen Production over Ni/γ-Al 2 O 3 | |
Aljbour et al. | Cerium-promoted nickel/alumina catalyst for producer gas reforming and tar conversion | |
US20150175414A1 (en) | Co-conversion of carbonaceous material and biomass | |
Wang et al. | Effective syngas cleanup and reforming using Ni | |
Epron et al. | Hydrogen production by catalytic processes | |
Cerone et al. | Production of hydrogen-rich syngas from biomass gasification by double step steam catalytic tar reforming | |
Trinca et al. | Nanocatalysts Used for Tar Cracking Present in the Syngas from Gasification of Municipal Solid Waste | |
Aljbour et al. | Kovar tube as a potential catalyst for conversion of tar produced from biomass gasification | |
Tipo et al. | Feasibility of sustainable reusability of Ni/char catalyst for synthetic gas production via catalytic steam gasification |