JP4798477B2 - 木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法及び製造装置 - Google Patents
木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法及び製造装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4798477B2 JP4798477B2 JP2005061837A JP2005061837A JP4798477B2 JP 4798477 B2 JP4798477 B2 JP 4798477B2 JP 2005061837 A JP2005061837 A JP 2005061837A JP 2005061837 A JP2005061837 A JP 2005061837A JP 4798477 B2 JP4798477 B2 JP 4798477B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- woody biomass
- liquid fuel
- derived
- test material
- woody
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims description 80
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 74
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims description 70
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 28
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 32
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 31
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 31
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 18
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 9
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 claims description 8
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 claims description 7
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 6
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 claims description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 19
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 18
- 241000218645 Cedrus Species 0.000 description 13
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 11
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 11
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 9
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003350 kerosene Substances 0.000 description 6
- 239000010893 paper waste Substances 0.000 description 6
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 6
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 4
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 241000894007 species Species 0.000 description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 4
- 244000166124 Eucalyptus globulus Species 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 3
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- CXWXQJXEFPUFDZ-UHFFFAOYSA-N tetralin Chemical compound C1=CC=C2CCCCC2=C1 CXWXQJXEFPUFDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 2
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 2
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- 238000009283 thermal hydrolysis Methods 0.000 description 2
- 244000025254 Cannabis sativa Species 0.000 description 1
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- 238000001157 Fourier transform infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 235000007688 Lycopersicon esculentum Nutrition 0.000 description 1
- OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N Propanedioic acid Natural products OC(=O)CC(O)=O OFOBLEOULBTSOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000003768 Solanum lycopersicum Species 0.000 description 1
- BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N Vinyl chloride Chemical compound ClC=C BZHJMEDXRYGGRV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 1
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 1
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002421 anti-septic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910001872 inorganic gas Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- -1 large sawdust Substances 0.000 description 1
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N maleic acid Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UPHRSURJSA-N 0.000 description 1
- 239000011976 maleic acid Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000029553 photosynthesis Effects 0.000 description 1
- 238000010672 photosynthesis Methods 0.000 description 1
- 229920002620 polyvinyl fluoride Polymers 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N trans-butenedioic acid Natural products OC(=O)C=CC(O)=O VZCYOOQTPOCHFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000003809 water extraction Methods 0.000 description 1
Images
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
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- 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
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
- Y02W30/78—Recycling of wood or furniture waste
Landscapes
- Liquid Carbonaceous Fuels (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Description
。
体等の有機物に変換されたものとして定義される。これらのバイオマスは、枯死後再び生
物化学的に無機物に分解されるため持続的にリサイクルすることが可能で、カーボンニュ
ートラルの炭化水素資源であることから、環境調和型エネルギー資源として注目されてい
る。しかし、木質バイオマスとして知られる建築廃材や梱包材、間伐材や製材屑は、多量
に排出されているにも関わらず、一部が燃料チップ等として利用される以外は主に焼却処
分され、ほとんどリサイクルされていないのが現状である。
含水率で単位発熱量が低く、不均質な固体であるためハンドリング性が悪いという問題が
ある。また木質バイオマスを高温高圧で反応させ、ガス化して水素を回収する方法や、長
時間発酵させてアルコールを製造する方法が研究されているが、小規模な事業所、工場等
ではこれらの水素やアルコールを燃料として利用できず有用性が低いという問題がある。
置を用いて、排出された木質バイオマスをエネルギー資源としてリサイクルし、必要量の
燃料を製造し、エネルギー自給型工場を構築することが望ましい。このためには、木質バ
イオマスから灯油・軽油〜重油留分を得る直接液化法が最適である。従来の直接液化法と
しては、水を溶媒とし、アルカリを触媒とし、300℃約100気圧という高圧な反応条
件下で行う方法が知られている(例えば、非特許文献1参照)。このような液化方法は高
圧となることから危険性が高く、またマレイン酸等の有機酸が副産物として得られるとい
う問題があった。そこで、温和な反応条件で、安全性が高く、簡便な工程で効率的に灯油
・軽油〜重油留分が得られるエネルギー変換技術の開発が望まれている。
美濃輪 智朗,日エネ誌,78,252,1999
び製造装置の提供を課題とする。
く有機溶媒を用いることにより、温和な反応条件で効率的に灯油・軽油〜重油留分が得ら
れることを見出し、本発明を完成するに至った。
、有機酸が副産物として製造されず、非常にクリーンな方法である。また、得られた液体
燃料を自家溶媒として循環使用することにより、さらに効率的に反応を継続できるという
利点がある。
すなわち、本発明は以下の通りである。
及び圧力で液化する工程と、
(B)(A)の工程により生じた該供試材の分解物を分離して、木質バイオマス由
来の液体燃料を得る分離工程と
を含むことを特徴とする木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法。
(2)上記木質バイオマス由来の液体燃料の一部を自家溶媒として循環使用することで、
木質バイオマスを継続して液化することを特徴とする請求項1に記載の木質バイオマス由
来の液体燃料の製造方法。
(3)上記液化工程(A)において、用いる有機溶媒が該供試材の1重量倍以上10重量
倍以下であることを特徴とする上記(1)または(2)に記載の木質バイオマス由来の液
体燃料の製造方法。
(4)上記液化工程(A)において、用いる有機溶媒が常圧沸点300℃以上の重油留分
であることを特徴とする上記(1)〜(3)のいずれかに記載の木質バイオマス由来の液
体燃料の製造方法。
(5)供試材に用いる木質バイオマスが木質系産業廃棄物である上記(1)〜(4)のい
ずれかに記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法。
(6)供試材の水分含有率が10重量%以下である上記(1)〜(5)のいずれかに記載
の木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法。
(7)供試材に用いる木質バイオマスを破砕処理する工程をさらに含む上記(1)〜(6
)のいずれかに記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法。
(8)上記液化工程(A)において、加熱温度を250℃〜400℃に調整することを特
徴とする上記(1)〜(7)のいずれかに記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造方
法。
(9)上記液化工程(A)において、圧力を大気圧以上15気圧未満に調整することを特
徴とする上記(1)〜(8)のいずれかに記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造方
法。
(10)(A)該供試材に有機溶媒を混合する混合槽と、
(B)該混合物を熱分解が生じる温度で加熱処理する液化工程を行う反応槽と、
(C)加熱により生じた上記供試材の分解物を分離して、木質バイオマス由来の
液体燃料を得る分離工程を行う分離槽と、
(D)木質バイオマス由来の液体燃料の一部を自家溶媒として、上記混合層に循
環する循環経路とを具備する木質バイオマス由来の液体燃料の製造装置。
(11)木質バイオマスを破砕処理して、該木質バイオマス由来の供試材を得る破砕工程
を行う破砕槽を具備する上記(10)に記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造装置
。
条件で灯油・軽油〜重油留分を得ることができる。さらに得られた液体燃料を自家溶媒と
して循環使用することで、効率的に液化を継続できる。この利点を生かし、小規模なエネ
ルギー自給型工場等の構築に利用できる。
トマトやトウモロコシ等の農作物収穫後の廃木等も挙げることができる。スギ等の建築廃
材も用いることができ、建築用の塩化ビニル等を含む壁紙、石膏、セメント、塗料、接着
剤、防腐剤などの不純物が付着したものでも良い。いずれの木質バイオマスも本発明の原
料として用いることができるが、特に乾燥して水分含量が低いものが好ましい。
に、あらかじめタワーミル(日本アイリッヒ株式会社製 NE010等)等で粉砕したも
のを用いることができる。粉砕した試料は、さらに乾燥したものが望ましく、水分含有量
が10重量%以下の供試材を用いることができる。
有機溶媒としてはアントラセン、ナフタレン、テトラリン等を用いることができ、液化に
より生成した液体燃料のうち灯油・軽油等の必要な留分を除いた重油留分等の一部を自家
溶媒として用いることもできる。本発明で自家溶媒とは、木質バイオマスから生成した液
体燃料またはその一部の意味で用いる。自家溶媒は、原料との親和性が高く、液体燃料の
収率を高めることができる。さらに、自家溶媒の循環使用によって、外部からの有機溶媒
の添加がなくても、液体燃料を繰り返し合成することができるようになる。液化工程の最
初に加える有機溶媒は、いずれの有機溶媒でも良いが、常圧沸点が300℃以上の重油留
分が好ましく、例えばアントラセン等が挙げられる。
解反応によって液化が行われ、液化工程でも低圧が保たれる。さらに液化溶媒として水を
用いない為、有機酸類を含まない質の高い液体燃料が得られ、一酸化炭素、二酸化炭素等
の大気中に排出できる無機ガスのみが生成されるため、安全性が高い。一方で、従来から
知られている水を液化溶媒として用いた方法では、熱分解と加水分解により液化が行われ
る。水は沸点が低く、高温の液化工程で水蒸気となる為、高圧の原因となる。さらに加水
分解により生成した有機酸類を含む質の低い液体燃料が得られるという問題があった。
程度の流動性があれば良く、1:1〜1:10などの割合が好ましい。液化工程は電磁誘
導攪拌式オートクレーブ(鈴木理化学製作所製 SUS316)等の高温高圧の耐圧器中
で実施することができる。供試材と有機溶媒の混合物を耐圧器中に挿入して密閉し、窒素
ガスまたは水素ガスで置換し、さらにこのガスを0.1〜3.0MPaまで充填して初圧
を設定した後、外部電気炉(鈴木理化学製作所製等)等で所定温度(250℃〜400℃
)に加熱し、昇温から所定温度まで内容物に対して水平攪拌を行い、所定温度に到達後直
ちに常温まで空冷することで液化工程を実施することができる。本発明の液化工程の条件
は、反応温度が250℃〜400℃であれば良く、特に収率が高い350℃〜400℃が
好ましい。また、反応圧力は15気圧未満が好ましい。
によって適宜実施することができる。本発明の対象である自給型エネルギー工場等の構築
においては、必要なエネルギーを得る石油の2重量倍以上の木質バイオマスを用い、連続
装置で必要量の液体燃料を得ることができる。さらに得られた残渣は難分解性のリグニン
が軽度に分解した成分が主であるため、供試材として再度液化工程のサイクルに加えるか
、石油製品の原材料とすることができる。また、液化工程によって生成されるガスは一酸
化炭素や二酸化炭素が主成分である為、そのまま廃棄することができる。本発明により得
られた木質バイオマス由来の液体燃料は、ガソリン、石油、灯油等の油として、石油製品
の原材料として利用できる。
理して、該木質バイオマス由来の供試材を得る破砕工程を行う破砕槽と、(B)該供試材
に有機溶媒を混合する混合槽と、(C)該混合物を熱分解が生じる温度で加熱処理する液
化工程を行う反応槽と、(D)加熱により生じた上記供試材の分解物を分離して、木質バ
イオマス由来の液体燃料を得る分離工程を行う分離槽と、(E)木質バイオマス由来の液
体燃料の一部を自家溶媒として、上記混合槽に循環する循環経路とを具備する製造装置で
あれば良く、市販のタワーミル(日本アイリッヒ株式会社製 NE010等)、電磁誘導
攪拌式オートクレーブ(鈴木理化学製作所製 SUS316)等の高温高圧の耐圧器等を
組み合わせることもできる。また、本発明によれば、圧力が15気圧未満で液化処理する
工程を実施できることから、高級材料を使うことなく装置材料上有利に製造装置を得るこ
とができる。
スギ200gと、直径6mmの鉄球約10kgを粉砕媒体としてタワーミル(日本アイ
リッヒ株式会社製 NE010)に装入し、回転数500rpmで1時間大気下乾式粉砕
した。得られたスギの粉砕試料を110℃で3時間減圧乾燥してそれぞれ供試材とした。
上記で得られたスギの供試材10.0gと有機溶媒としてアントラセン60.0gを混合
し、内容積200mlの電磁誘導撹拌式オートクレーブに密閉して内部を窒素ガスで置換
した。窒素ガスを0.1MPaまで充填して初圧を設定した後、内容物を外部電気炉(鈴
木理化学製作所製)で300℃まで加熱して液化反応を行った。昇温から300℃に達す
るまで内容物に対して水平攪拌を行い、300℃に到達後直ちに室温まで空冷した。反応
後、生成ガス(Gas)はテドラーバッグに全量捕集し、ガスクロマトグラフィー(島津
製作所製 GC−9A)にて組成割合が既知の混合標準ガス(日本酸素株式会社製)を用
い絶対検量線法によって定量することで、組成分析を行った。内容物はアセトンに可溶な
フラクション(以下、ASまたはWIAS:液体燃料と略す)とアセトンに不溶なフラク
ション(以下、AIまたはWIAI:残渣と略す)に分別した。なお、水以外の沸点成分
が生成しない場合はこのように分離することができるが、水と同等の沸点成分が生成した
場合には、アセトン抽出の前に、蒸留後同留分を静置することによって油水分離(水抽出
,WIとも示す)を行うこともできる。供試材あたりの各生成物収率を算出して、さらに
、AS、AIの元素分析をJIS−M−8812に準拠した灰分率の測定及びJIS−M
−8813に準拠した炭素、水素、窒素含有率の測定によって行い、反応前後の元素組成
差から水収率(H2O)を算出した。なお、本発明における水収率とは、供試材の水素及
び酸素重量と、各生成物の水素及び酸素重量の合計との差分を水と仮定して算出したもの
である。結果を実施例2、比較例1、比較例2ともに表1に示す。
を混合し、内容積200mlの電磁誘導撹拌式オートクレーブに密閉して内部を窒素ガス
で置換した。窒素ガスを3.0MPaまで充填し、以降は実施例1と同様に液化反応及び
組成分析を行った。
いる代わりに純水60.0gを用い、触媒として水酸化ナトリウムを5wt%添加して混
合した。混合物は、内容積200mlの電磁誘導撹拌式オートクレーブに密閉して内部を
窒素ガスで置換した。窒素ガスを0.1MPaまで充填し、以降は実施例1と同様に液化
反応及び組成分析を行った。
いる代わりに純水60.0gを用い、触媒として水酸化ナトリウムを5wt%添加して混
合した。混合物は、内容積200mlの電磁誘導撹拌式オートクレーブに密閉して内部を
窒素ガスで置換した。窒素ガスを3.0MPaまで充填し、以降は実施例1と同様に液化
反応及び組成分析を行った。
実施例1、2及び比較例1、2におけるスギの溶媒種と初圧による液体燃料収率を図1
に示した。図1より、実施例1、2のように有機溶媒を用いた場合、反応最大圧力が0.
9MPa、約6.0MPaと低いにも関わらず液体燃料の収率が高いことが示された。有
機溶媒を用いた場合、初圧が0.1MPaの場合は3.0MPaの場合と比較してAI収
率が上昇してGas、H2O 収率が低下するが、AS収率は大きく変化しないことが確
認された。従って、本発明の有機溶媒を用いた場合では、初圧が0.1MPaという低圧
でも十分に液体燃料を得ることができた。一方で比較例1、2において、純粋を溶媒に用
いた場合では、有機溶媒に用いた場合と比較して反応最大圧力は9.0、13.1MPa
と高いにもかかわらず、ASの収率が20%以上低かった。
を混合し、内容積200mlの電磁誘導撹拌式オートクレーブに密閉して内部を窒素ガス
で置換した。窒素ガスを0.1MPaまで充填して初圧を設定した後、内容物を外部電気
炉(鈴木理化学製作所製)で250℃まで加熱して液化反応を行った。昇温から250℃
に達するまで内容物に対して水平攪拌を行い、250℃に到達後直ちに室温まで空冷した
。反応後、実施例1と同様に分離工程及び組成分析を行った。結果を実施例4〜6ととも
に表2に示す。
を混合し、内容積200mlの電磁誘導撹拌式オートクレーブに密閉して内部を窒素ガス
で置換した。窒素ガスを0.1MPaまで充填して初圧を設定した後、内容物を外部電気
炉(鈴木理化学製作所製)で300℃まで加熱して液化反応を行った。昇温から300℃
に達するまで内容物に対して水平攪拌を行い、300℃に到達後直ちに室温まで空冷した
。反応後、実施例1と同様に分離工程及び組成分析を行った。
を混合し、内容積200mlの電磁誘導撹拌式オートクレーブに密閉して内部を窒素ガス
で置換した。窒素ガスを0.1MPaまで充填し、初圧を設定した後、内容物を外部電気
炉(鈴木理化学製作所製)で350℃まで加熱して液化反応を行った。昇温から350℃
に達するまで内容物に対して水平攪拌を行い、350℃に到達後直ちに室温まで空冷した
。反応後、実施例1と同様に分離工程及び組成分析を行った。
を混合し、内容積200mlの電磁誘導撹拌式オートクレーブに密閉して内部を窒素ガス
で置換した。窒素ガスを0.1MPaまで充填して初圧を設定した後、内容物を外部電気
炉(鈴木理化学製作所製)で400℃まで加熱して液化反応を行った。昇温から400℃
に達するまで内容物に対して水平攪拌を行い、400℃に到達後直ちに室温まで空冷した
。反応後、実施例1と同様に分離工程及び組成分析を行った。
実施例5〜6におけるスギの反応温度による液体燃料収率を図2に示した。図2より、
反応温度の上昇に伴って、AI収率が低下してAS、Gas、H2O 収率が上昇するこ
とが確認された。350℃におけるAS収集率は約50wt%と、最大であり、350℃
以上では大きく変化しなかった。
木質バイオマス由来の液体燃料の製造装置を製造した。この液体燃料の製造装置は以下
(A)〜(E)または(B)〜(E)のプロセスを含む。該プロセスを含む木質バイオマ
ス由来の液体燃料の製造装置のフローを図3に示した。
(A)木質バイオマスを平均粒径が300μm以下となるまで破砕処理して、該木質バイ
オマス由来の供試材を得る破砕工程を行う破砕槽と、
(B)該供試材に有機溶媒を混合する混合槽と、
(C)該混合物を熱分解が生じる温度(250〜400℃)で加熱処理する液化工程を行
う反応槽と、
(D)加熱により生じた上記供試材の分解物を分離して、木質バイオマス由来の液体燃料
を得る分離工程を行う分離槽と、
(E)木質バイオマス由来の液体燃料の一部を自家溶媒として、上記第2領域に循環する
循環経路とを具備する。
参考例として、木質バイオマスからなる供試材を古紙製紙廃水と混合し、熱分解及び加水分解が行われる温度及び圧力で液化処理する工程と、この工程により生じた該供試材の分解物を分離して、木質バイオマス由来の液体燃料を得る分離工程とを含むことを特徴とする木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法を示した。この場合の比較例として古紙製紙廃水の代わりに純水又は水酸化ナトリウム水溶液を溶媒として用いた。
実施例1と同様の方法で得たユーカリの供試材5.0gと溶媒として古紙製紙廃水(水分99.2 wt%,灰分0.4wt%,有機物0.4wt%,pH9.5)、純水又は水酸化ナトリウム水溶液(pH9.5)のいずれか30.0gを混合し、内容積200mlの電磁誘導撹拌式オートクレーブに密閉して内部を窒素ガスで置換した。窒素ガスを2.0MPaまで充填して初圧を設定した後、内容物を外部電気炉(鈴木理化学製作所製)で150〜350℃まで加熱して液化反応を行った。昇温から150〜350℃に達するまで内容物に対して水平攪拌を行い、150〜350℃に到達後直ちに室温まで空冷した。反応後、実施例1と同様に分離工程及び組成分析を行った。
一方、古紙製紙廃水と水酸化ナトリウム水溶液溶媒の反応ではWS中にカルボン酸が確認されたことから、アルカリ成分によりカルボン酸が中和されることによって重縮合が抑制されたために、残渣の生成が抑制されたものと考えられた。
従って、本発明の古紙製紙廃水に含まれるアルカリ成分は、水酸化ナトリウム同様にアルカリ触媒としての効果があることが示唆された。
Claims (10)
- (A)木質バイオマスからなる供試材を常圧沸点300℃以上の重油留分である有機溶媒と混合し、熱分解が行われる温度及び圧力で液化処理する工程と、
(B)(A)の工程により生じた該供試材の分解物を分離して、木質バイオマス由来の液体燃料を得る分離工程と
を含むことを特徴とする木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法。 - 上記木質バイオマス由来の液体燃料の一部を自家溶媒として循環使用することで、木質バイオマスを継続して液化することを特徴とする請求項1に記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法。
- 上記液化工程(A)において、用いる有機溶媒が該供試材の1重量倍以上10重量倍以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法。
- 供試材に用いる木質バイオマスが木質系産業廃棄物である請求項1〜3のいずれかに記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法。
- 供試材の水分含有率が10重量%以下である請求項1〜4のいずれかに記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法。
- 供試材に用いる木質バイオマスを破砕処理する工程をさらに含む請求項1〜5のいずれかに記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法。
- 上記液化工程(A)において、加熱温度を250℃〜400℃に調整することを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法。
- 上記液化工程(A)において、圧力を大気圧以上15気圧未満に調整することを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれかの製造方法に使用する木質バイオマス由来の液体燃料の製造装置であって、
(A)該供試材に有機溶媒を混合する混合槽と、
(B)該混合物を熱分解が生じる温度で加熱処理する液化工程を行う反応槽と、
(C)加熱により生じた上記供試材の分解物を分離して、木質バイオマス由来の液体燃料を得る分離工程を行う分離槽と、
(D)木質バイオマス由来の液体燃料の一部を自家溶媒として、上記混合層に循環する循環経路と
を具備する木質バイオマス由来の液体燃料の製造装置。 - 木質バイオマスを破砕処理して、該木質バイオマス由来の供試材を得る破砕工程を行う破砕槽を具備する請求項9に記載の木質バイオマス由来の液体燃料の製造装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005061837A JP4798477B2 (ja) | 2004-07-27 | 2005-03-07 | 木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法及び製造装置 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004218062 | 2004-07-27 | ||
JP2004218062 | 2004-07-27 | ||
JP2005061837A JP4798477B2 (ja) | 2004-07-27 | 2005-03-07 | 木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法及び製造装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006063310A JP2006063310A (ja) | 2006-03-09 |
JP4798477B2 true JP4798477B2 (ja) | 2011-10-19 |
Family
ID=36110067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005061837A Expired - Fee Related JP4798477B2 (ja) | 2004-07-27 | 2005-03-07 | 木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法及び製造装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4798477B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102004038220B4 (de) * | 2004-08-05 | 2009-07-23 | Proton Technology Gmbh I.Gr. | Thermische Biomassenverölung |
JP4957661B2 (ja) * | 2007-07-25 | 2012-06-20 | トヨタ自動車株式会社 | バイオマスを原料とする液化燃料油の製造方法 |
JP2010280851A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Toyota Motor Corp | バイオマスからの炭化水素を主成分とする非水溶性液化燃料油の製造方法 |
JP2010280850A (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-16 | Toyota Motor Corp | バイオマスからの非水溶性液化燃料油の製造方法 |
US8653312B2 (en) | 2009-06-05 | 2014-02-18 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for producing water-insoluble liquefied fuel oil from biomass |
DE102009030843A1 (de) * | 2009-06-26 | 2011-01-05 | Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg (HAW Hamburg) | Verfahren zur Bioraffinerie |
DE102009030809B3 (de) * | 2009-06-26 | 2010-12-16 | Hochschule für Angewandte Wissenschaften Hamburg | Thermochemische Umwandlung von Biomasse |
KR20140000298A (ko) * | 2011-01-05 | 2014-01-02 | 리셀라 피티와이 엘티디 | 유기물의 공정처리 |
CN102226094B (zh) * | 2011-05-16 | 2014-03-12 | 科威国际技术转移有限公司 | 生物质热解液化制备生物质燃料的方法 |
JP5803860B2 (ja) * | 2011-09-16 | 2015-11-04 | 新日鐵住金株式会社 | バイオマスの改質方法、バイオマス及び褐炭の改質方法、コークス及び焼結鉱の製造方法並びに高炉の操業方法 |
JP5956165B2 (ja) * | 2012-01-18 | 2016-07-27 | 文三 小林 | リサイクルシステム |
US9085735B2 (en) | 2013-01-02 | 2015-07-21 | American Fuel Producers, LLC | Methods for producing synthetic fuel |
JP6677625B2 (ja) * | 2016-11-11 | 2020-04-08 | 株式会社神戸製鋼所 | バイオマス抽出物の製造方法及びバイオマス抽出物の製造装置 |
JPWO2018147281A1 (ja) * | 2017-02-07 | 2020-03-26 | 国立大学法人信州大学 | 炭化水素の製造方法、その製造装置、その製造システム、及び、バイオクルードの製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0929202A (ja) * | 1995-07-21 | 1997-02-04 | Hisaka Works Ltd | 木材の液化処理方法 |
JP4184713B2 (ja) * | 2002-06-03 | 2008-11-19 | 日鉄環境エンジニアリング株式会社 | コークス炉における化成品の増産方法 |
-
2005
- 2005-03-07 JP JP2005061837A patent/JP4798477B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2006063310A (ja) | 2006-03-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4798477B2 (ja) | 木質バイオマス由来の液体燃料の製造方法及び製造装置 | |
CN1232611C (zh) | 用生物质生产液体燃料的方法 | |
Yim et al. | Metal oxide-catalyzed hydrothermal liquefaction of Malaysian oil palm biomass to bio-oil under supercritical condition | |
Kumar et al. | Bio oil production from microalgae via hydrothermal liquefaction technology under subcritical water conditions | |
US8637718B2 (en) | Biomass to biochar conversion in subcritical water | |
CN102260506B (zh) | 一种橡胶树加工板材的废弃料综合利用的方法 | |
CA2816195C (en) | Hydrothermal decomposition method and apparatus for making pyrolysis liquid in the range of diesel fuel | |
Christensen et al. | Effects of heterogeneous catalyst in hydrothermal liquefaction of dried distillers grains with solubles | |
EA019575B1 (ru) | Способ получения бионефти из биомассы | |
EP2593532A2 (en) | Process for obtaining oils, lipids and lipid-derived materials from low cellulosic biomass materials | |
CA2873385A1 (en) | Methods for integrated fast pyrolysis processing of biomass | |
CN101294091B (zh) | 从含油植物中提取汽油柴油的方法和设备 | |
WO2012155414A1 (zh) | 生物质热解液化制备生物质燃料的方法 | |
CN103894393A (zh) | 一种餐厨垃圾水热处理方法及装置 | |
CN106029846B (zh) | 减少转化过程的碳足迹的方法 | |
CN115318810A (zh) | 一种利用乙醇水共液化耦合厌氧发酵生产生物油及甲烷的餐厨垃圾处置方法 | |
US20100293839A1 (en) | Process for making bio-oils and fresh water from aquatic biomass | |
JP4364684B2 (ja) | ガス化燃料の製造方法 | |
US9346731B2 (en) | Method for producing levulinic acid from sludge and lignocellulosic biomass | |
US10703688B2 (en) | Method for producing organic acids and organic acid degradation compounds from biomass | |
US20130160355A1 (en) | Method for Processing Solid and Liquid Wastes from the Production of Vegetable Oil | |
CN108753337B (zh) | 一种湿生物质水热液化制取生物油的反应系统及方法 | |
KR101465066B1 (ko) | 바이오 오일 생산 시스템 | |
TWI421335B (zh) | Continuous system and method for producing biomass diesel | |
JP7377398B2 (ja) | 下水汚泥処理方法、および下水汚泥処理システム |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080307 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110419 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110620 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20110620 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110714 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110721 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140812 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |