JP7449326B2 - 燃料製造システム - Google Patents
燃料製造システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP7449326B2 JP7449326B2 JP2022050431A JP2022050431A JP7449326B2 JP 7449326 B2 JP7449326 B2 JP 7449326B2 JP 2022050431 A JP2022050431 A JP 2022050431A JP 2022050431 A JP2022050431 A JP 2022050431A JP 7449326 B2 JP7449326 B2 JP 7449326B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carbon dioxide
- gasifier
- hydrogen
- fuel
- amount
- 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.)
- Active
Links
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 81
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 36
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 283
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 142
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 141
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 85
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 85
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 83
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 41
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims description 41
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 32
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 31
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 27
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 25
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 claims description 23
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 23
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 13
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 3
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 18
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 16
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 4
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 2
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002828 fuel tank Substances 0.000 description 1
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000008400 supply water Substances 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/40—Carbon monoxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
- C07C29/00—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring
- C07C29/15—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively
- C07C29/151—Preparation of compounds having hydroxy or O-metal groups bound to a carbon atom not belonging to a six-membered aromatic ring by reduction of oxides of carbon exclusively with hydrogen or hydrogen-containing gases
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
- C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
- C10G2/30—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon monoxide with hydrogen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J3/00—Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
- C10J3/72—Other features
- C10J3/82—Gas withdrawal means
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/002—Removal of contaminants
- C10K1/003—Removal of contaminants of acid contaminants, e.g. acid gas removal
- C10K1/004—Sulfur containing contaminants, e.g. hydrogen sulfide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10K—PURIFYING OR MODIFYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF COMBUSTIBLE GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE
- C10K1/00—Purifying combustible gases containing carbon monoxide
- C10K1/08—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors
- C10K1/10—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids
- C10K1/105—Purifying combustible gases containing carbon monoxide by washing with liquids; Reviving the used wash liquors with aqueous liquids containing metal compounds other than alkali- or earth-alkali carbonates, -hydroxides, oxides, or salts of inorganic acids derived from sulfur
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
- C25B1/01—Products
- C25B1/02—Hydrogen or oxygen
- C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0913—Carbonaceous raw material
- C10J2300/0916—Biomass
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/09—Details of the feed, e.g. feeding of spent catalyst, inert gas or halogens
- C10J2300/0953—Gasifying agents
- C10J2300/0959—Oxygen
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1603—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with gas treatment
- C10J2300/1612—CO2-separation and sequestration, i.e. long time storage
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1603—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with gas treatment
- C10J2300/1615—Stripping
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
- C10J2300/1656—Conversion of synthesis gas to chemicals
- C10J2300/1659—Conversion of synthesis gas to chemicals to liquid hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/164—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with conversion of synthesis gas
- C10J2300/1656—Conversion of synthesis gas to chemicals
- C10J2300/1665—Conversion of synthesis gas to chemicals to alcohols, e.g. methanol or ethanol
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10J—PRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
- C10J2300/00—Details of gasification processes
- C10J2300/16—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant
- C10J2300/1671—Integration of gasification processes with another plant or parts within the plant with the production of electricity
Description
本発明は、燃料製造システムに関する。より詳しくは、バイオマス原料と再生可能エネルギとに基づいて液体燃料を製造する燃料製造システムに関する。
近年、化石燃料の代替として、再生可能エネルギによって発電した電力によって生成した水素とバイオマスや工場から排出される二酸化炭素等の炭素源とを原材料とした電気合成燃料が注目されている。
バイオマスを原料としてメタノールやガソリン等の液体燃料を製造する一般的な手順は以下の通りである。すなわち、所定の前処理を経たバイオマス原料をガス化炉内で水素や酸素と共にガス化させ、水素及び一酸化炭素を含む合成ガスを生成するガス化工程と、生成された合成ガスを洗浄しタールを取り除く洗浄工程と、洗浄工程を経た合成ガスのＨ２／ＣＯ比を製造しようとする液体燃料に応じた目標比に調整するＨ２／ＣＯ比調整工程と、Ｈ２／ＣＯ比調整工程を経た合成ガスから硫黄成分を取り除く脱硫工程と、脱硫工程を経た合成ガスから液体燃料を製造する燃料製造工程と、を経てバイオマス原料から液体燃料が製造される。
ガス化工程ではガス化炉内でバイオマスを燃焼することになるが、バイオマスを燃焼することでＣＯ２が排出される。特に、ガス化炉の低温時や水素の不足時には、排出されるＣＯ２の量が増加する。しかしながら、排出されるＣＯ２を有効に利用できていない。また、Ｈ２／ＣＯ比が２になるようにＨ２を導入する場合には、定常的な水素導入だけでは、ＣＯ２の削減効果を最大にすることができない。
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、システム全体で効率化を図ることができる燃料製造システムを提供することを目的とする。
（１）本発明に係る燃料製造システム（例えば、後述する燃料製造システム１）は、バイオマス原料から液体燃料を製造する燃料製造システムであって、バイオマス原料から合成ガスを生成するガス化炉（例えば、後述するガス化炉３０）と、前記ガス化炉において合成ガスを生成する際に発生した二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置（例えば、後述する二酸化炭素回収装置６５）と、前記二酸化炭素回収装置によって回収された二酸化炭素を一酸化炭素に変換する二酸化炭素変換装置（例えば、後述する二酸化炭素変換装置６７）と、再生可能エネルギを用いて発電した電力によって水から水素を生成する電解装置（例えば、後述する電解装置６０）と、前記ガス化炉によって生成された合成ガス、前記二酸化炭素変換装置によって変換された一酸化炭素、及び前記電解装置によって生成された水素を原料にして、液体燃料を製造する液体燃料製造装置（例えば、後述する液体燃料製造装置４）と、を備える。
（２）本発明に係る燃料製造システムは、前記二酸化炭素回収装置によって回収された二酸化炭素から、前記ガス炉で用いる燃料を合成する燃料合成装置（例えば、後述する燃料合成装置６８）を備えることが好ましい。
本発明によれば、システム全体で効率化を図ることができる。
以下、本発明の実施形態に係る燃料製造システムについて、図面を参照しながら説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る燃料製造システム１の構成を示す図である。燃料製造システム１は、バイオマス原料を供給するバイオマス原料供給装置２と、バイオマス原料供給装置２から供給されるバイオマス原料をガス化し水素及び一酸化炭素を含む合成ガスを生成するガス化装置３と、ガス化装置３から供給される合成ガス、二酸化炭素変換装置６７によって変換された一酸化炭素、及び電解装置６０によって生成された水素を原料にして、液体燃料を製造する液体燃料製造装置４と、再生可能エネルギを用いて発電する発電設備５と、発電設備５において発電された電力によって水から水素及び酸素を生成し、生成した水素及び酸素をガス化装置３に供給する水素生成供給装置６と、ガス化装置３、発電設備５及び水素生成供給装置６を制御する制御装置７と、を備え、これらによってバイオマス原料から液体燃料を製造する。
図１は、第１実施形態に係る燃料製造システム１の構成を示す図である。燃料製造システム１は、バイオマス原料を供給するバイオマス原料供給装置２と、バイオマス原料供給装置２から供給されるバイオマス原料をガス化し水素及び一酸化炭素を含む合成ガスを生成するガス化装置３と、ガス化装置３から供給される合成ガス、二酸化炭素変換装置６７によって変換された一酸化炭素、及び電解装置６０によって生成された水素を原料にして、液体燃料を製造する液体燃料製造装置４と、再生可能エネルギを用いて発電する発電設備５と、発電設備５において発電された電力によって水から水素及び酸素を生成し、生成した水素及び酸素をガス化装置３に供給する水素生成供給装置６と、ガス化装置３、発電設備５及び水素生成供給装置６を制御する制御装置７と、を備え、これらによってバイオマス原料から液体燃料を製造する。
バイオマス原料供給装置２は、籾穀、バガス、及び木材等のバイオマス原料に所定の前処理を施すと共に、この前処理を経たバイオマス原料を、原料供給路２０を介してガス化装置３のガス化炉３０へ供給する。ここでバイオマス原料に対する前処理には、例えば、原料を乾燥させる乾燥工程や、原料を粉砕する粉砕工程等が含まれる。
ガス化装置３は、原料供給路２０を介して供給されるバイオマス原料をガス化するガス化炉３０と、ガス化炉３０の内部の状態を検出する複数のセンサによって構成されるガス化炉センサ群３１と、ガス化炉３０内に水を供給する水供給装置３２と、ガス化炉３０内に酸素又は空気を供給する酸素供給装置３３と、ガス化炉３０を加熱する加熱装置３４と、ガス化炉３０から排出される合成ガスを洗浄するスクラバ３５と、スクラバ３５によって洗浄された合成ガスから硫黄成分を除去し、液体燃料製造装置４に供給する脱硫装置３６と、を備える。
水供給装置３２は、図示しない水タンクに貯留された水をガス化炉３０内へ供給する。酸素供給装置３３は、図示しない酸素タンクに貯留された酸素をガス化炉３０内へ供給する。加熱装置３４は、図示しない燃料タンクから供給される燃料や図示しない電源から供給される電力を消費することにより、ガス化炉３０を加熱する。水供給装置３２からガス化炉３０内への水供給量、酸素供給装置３３からガス化炉３０内への酸素供給量、及び加熱装置３４からガス化炉３０への投入熱量は、制御装置７によって制御される。なお本実施形態に係る燃料製造システム１では、後述の水素生成供給装置６からガス化炉３０内又は原料供給路２０内に水素を供給することにより、水供給装置３２からガス化炉３０内へ水を積極的に供給する必要がなくなる場合がある。この場合、燃料製造システム１から水供給装置３２を除くこともできる。
バイオマス原料が投入されたガス化炉３０内に、以上のような水供給装置３２、酸素供給装置３３、及び加熱装置３４によって、水、酸素、熱量等を投入すると、ガス化炉３０内では、例えば下記式（１－１）～（１－５）に示すような計１０種類のガス化反応及びその逆反応が進行し、水素と一酸化炭素とを含む合成ガスが生成される。
ガス化炉センサ群３１は、例えば、ガス化炉３０内の圧力を検出する圧力センサ、ガス化炉３０内の温度を検出する温度センサ、ガス化炉３０内における合成ガスの水素と一酸化炭素との比に相当するＨ２／ＣＯ比を検出するＨ２／ＣＯセンサ、及びガス化炉３０内の二酸化炭素を検出するＣＯ２センサ等によって構成される。ガス化炉センサ群３１を構成するこれらセンサの検出信号は、制御装置７へ送信される。
ガス化装置３は、上記式（１－１）～（１－５）に示すガス化反応及びその逆反応によって生成される合成ガスに、後述の水素生成供給装置６から供給される水素を混合することにより、合成ガスのＨ２／ＣＯ比を製造しようとする液体燃料に応じた所定の目標比（例えば、メタノールを製造する場合、Ｈ２／ＣＯ比の目標比は２）に調整した後、この合成ガスを液体燃料製造装置４へ供給する。ガス化炉３０において合成ガスを生成する際に発生する二酸化炭素の量について、図２及び図３を参照しながら説明する。
図２は、ガス化炉３０内の温度とガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量との関係を示す図である。横軸はガス化炉３０内の温度を示し、縦軸はガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量を示す。ガス化炉３０内の温度が低いほどガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量は多く、ガス化炉３０内の温度が高いほどガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量は少ない。後述する二酸化炭素回収装置６５は、ガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量が所定の閾値以上であって、かつ、二酸化炭素タンク６６に空きがある場合に、ガス化炉３０で発生する二酸化炭素を回収する。すなわち、二酸化炭素回収装置６５は、ガス化炉３０の非定常運転時（例えば、稼働直後の昇温中等）であって、かつ、二酸化炭素タンク６６に空きがある場合に、ガス化炉３０で発生する二酸化炭素を回収する。
図３は、ガス化炉３０内へ供給される水素の量とガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量との関係を示す図である。横軸はガス化炉３０内へ供給される水素の量を示し、縦軸はガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量を示す。総じて、ガス化炉３０内へ供給される水素の量が少ないほどガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量は多く、ガス化炉３０内へ供給される水素の量が多いほどガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量は少ない。後述する二酸化炭素回収装置６５は、ガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量が所定の閾値以上であって、かつ、二酸化炭素タンク６６に空きがある場合に、ガス化炉３０で発生する二酸化炭素を回収する。すなわち、二酸化炭素回収装置６５は、ガス化炉３０の非定常運転時（例えば、水素タンク６２が空）であって、かつ、二酸化炭素タンク６６に空きがある場合に、ガス化炉３０で発生する二酸化炭素を回収する。
図１に戻って説明する。液体燃料製造装置４は、メタノール合成装置、ＭＴＧ（Ｍｅｔｈａｎｏｌ Ｔｏ Ｇａｓｏｌｉｎｅ）合成装置、ＦＴ（Ｆｉｓｃｈｅｒ Ｔｒｏｐｓｃｈ）合成装置、及びアップグレーディング装置等を備え、これらを用いることによって、ガス化装置３において所定のＨ２／ＣＯ比に調整された合成ガスからメタノールやガソリン等の液体燃料を製造する。
発電設備５は、再生可能エネルギである風力によって発電する風力発電設備や、再生可能エネルギである太陽光によって発電する太陽光発電設備等によって構成される。発電設備５は、水素生成供給装置６に接続されており、風力発電設備や太陽光発電設備等において再生可能エネルギを用いて発電した電力は、水素生成供給装置６に供給することができる。また、発電設備５は、商用電力網８とも接続されている。このため発電設備５において発電した電力の一部又は全ては、商用電力網８に供給し、電力会社に売電することも可能となっている。
水素生成供給装置６は、電解装置６０と、水素充填ポンプ６１と、水素タンク６２と、圧力センサ６３と、水素供給ポンプ６４と、二酸化炭素回収装置６５と、二酸化炭素タンク６６と、二酸化炭素変換装置６７と、燃料合成装置６８と、を備え、これらを用いることによって発電設備５から供給される電力によって水素を生成し、生成した水素をガス化装置３へ供給する。
電解装置６０は、発電設備５と接続されており、発電設備５から供給される電力によって水から電気分解によって水素及び酸素を生成する。また電解装置６０は、商用電力網８とも接続されている。このため電解装置６０は、発電設備５から供給される電力だけでなく、電力会社から買電することにより商用電力網８から供給される電力によって水素及び酸素を生成することも可能となっている。電解装置６０による水素生成量及び酸素生成量は制御装置７によって制御される。
水素充填ポンプ６１は、電解装置６０によって生成された水素を圧縮し、水素タンク６２内に充填する。水素充填ポンプ６１による水素充填量は制御装置７によって制御される。水素タンク６２は、水素充填ポンプ６１によって圧縮された水素を貯留する。圧力センサ６３は、水素タンク６２のタンク内圧を検出し、検出信号を制御装置７へ送信する。水素タンク６２内の水素残量は、圧力センサ６３の検出信号に基づいて制御装置７によって算出される。従って本実施形態において、水素タンク６２内の水素残量を取得する水素残量取得手段は、圧力センサ６３及び制御装置７によって構成される。
水素供給ポンプ６４は、水素タンク６２に貯留された水素をガス化装置３のガス化炉３０内に供給する。水素供給ポンプ６４からガス化炉３０内への水素供給量は制御装置７によって制御される。なお図１には、水素タンク６２に貯留された水素を水素供給ポンプ６４によってガス化炉３０内に供給する場合について説明するが、本発明はこれに限らない。水素タンク６２に貯留された水素は、ガス化炉３０より上流側、より具体的にはバイオマス原料の原料供給路２０内に供給してもよい。
二酸化炭素回収装置６５は、ガス化炉３０において合成ガスを生成する際に発生した二酸化炭素を回収すると共に、燃料合成装置６８で燃料に合成されなかった二酸化炭素を回収する。二酸化炭素回収装置６５に回収された二酸化炭素は、二酸化炭素タンク６６に供給される。
二酸化炭素タンク６６は、二酸化炭素回収装置６５によって回収された二酸化炭素を貯留する。二酸化炭素タンク６６に貯留された二酸化炭素は、後述するように、状況に応じて二酸化炭素変換装置６７に供給される。
二酸化炭素変換装置６７は、二酸化炭素回収装置６５によって回収された二酸化炭素を一酸化炭素に変換する。すなわち、二酸化炭素変換装置６７は、二酸化炭素回収装置６５によって回収された二酸化炭素、及び電解装置６０によって生成された水素を原料として、一酸化炭素を生成する。二酸化炭素変換装置６７における二酸化炭素変換率（二酸化炭素／（一酸化炭素＋二酸化炭素））について、図４を参照しながら説明する。
図４は、二酸化炭素変換装置６７内の温度と二酸化炭素変換装置６７における二酸化炭素変換率との関係を示す図である。横軸は二酸化炭素変換装置６７内の温度を示し、縦軸は二酸化炭素変換装置６７における二酸化炭素変換率を示す。二酸化炭素変換装置６７内の温度が低いほど二酸化炭素変換率は低く、二酸化炭素変換装置６７内の温度が高いほど二酸化炭素変換率は高い。いずれにせよ、熱力学平衡により、その温度条件で反応しきれず二酸化炭素が残存する。
図１に戻って説明する。二酸化炭素変換装置６７によって変換された一酸化炭素は、電解装置６０によって生成された水素と共に、液体燃料の原料として、ガス化装置３に供給される。二酸化炭素変換装置６７によって一酸化炭素に変換されなかった二酸化炭素は、燃料合成装置６８に供給される。
燃料合成装置６８は、二酸化炭素回収装置６５によって回収され、二酸化炭素変換装置６７で一酸化炭素に変換されなかった二酸化炭素、及び電解装置６０によって生成された水素を原料として、ガス化炉３０で用いる燃料を合成する。燃料合成装置６８内に、以上のような二酸化炭素変換装置６７及び電解装置６０によって、二酸化炭素、水素、等を投入すると、燃料合成装置６８内では、例えば下記式（２）に示すような触媒反応が進行し、メタンと水とを含む燃料が合成される。燃料合成装置６８によって合成された燃料は、ガス化炉３０に供給される。燃料合成装置６８によって合成されなかった二酸化炭素は、二酸化炭素回収装置６５に供給される。
制御装置７は、ガス化炉センサ群３１からの検出信号や水素タンク６２の圧力センサ６３からの検出信号等に基づいて、水供給装置３２による水供給量、酸素供給装置３３による酸素供給量、加熱装置３４による投入熱量、電解装置６０による水素生成量、水素充填ポンプ６１による水素充填量、水素供給ポンプ６４による水素供給量、二酸化炭素回収装置６５による二酸化炭素の回収、二酸化炭素変換装置６７による一酸化炭素変換量、及び燃料合成装置６８による燃料の合成等を制御するコンピュータである。制御装置７によって二酸化炭素の回収、一酸化炭素変換量、及び燃料の合成を制御する具体的な手順については、図５を参照しながら説明する。
図５は、二酸化炭素利用処理の具体的な手順を示すフローチャートである。ガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量が所定の閾値未満の場合（ステップＳ１でＮＯの場合）、二酸化炭素回収装置６５は、ガス化炉３０で発生する二酸化炭素を回収しない（ステップＳ２）。一方、ガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量が所定の閾値以上の場合（ステップＳ１でＹＥＳの場合）、二酸化炭素タンク６６に空きがあるか判定する（ステップＳ３）。二酸化炭素タンク６６に空きがない場合（ステップＳ３でＮＯの場合）、二酸化炭素回収装置６５は、二酸化炭素を回収しない（ステップＳ２）。一方、二酸化炭素タンク６６に空きがある場合（ステップＳ３でＹＥＳの場合）、二酸化炭素回収装置６５は、二酸化炭素を回収する（ステップＳ４）。
ステップＳ４の後、水素タンク６２に貯留される水素の量が所定の閾値未満の場合（ステップＳ５でＮＯの場合）、ステップＳ１に戻る。一方、水素タンク６２に貯留される水素の量が所定の閾値以上の場合（ステップＳ５でＹＥＳの場合）、二酸化炭素変換装置６７が二酸化炭素を一酸化炭素に変換すると共に、二酸化炭素変換装置６７によって生成された一酸化炭素、及び電解装置６０で生成された水素のＨ２／ＣＯ比を、所定の目標比に調整する（ステップＳ６）。Ｈ２／ＣＯ比が調整された合成ガスは、ガス化装置３に供給される（ステップＳ７）。ステップＳ６において、一酸化炭素に変換されなかった二酸化炭素は、燃料合成装置６８によって燃料に合成される（ステップＳ８）。燃料合成装置６８によって合成された燃料は、ガス化炉３０に供給される（ステップＳ９）。燃料合成装置６８で合成されなかった二酸化炭素については、二酸化炭素タンク６６に空きがあれば（ステップＳ３でＹＥＳの場合）、二酸化炭素回収装置６５によって回収される（ステップＳ４）。
以上説明した本実施形態に係る燃料製造システム１によれば、システム全体で効率化を図ることができる。
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態に係る燃料製造システム１０の構成を示す図である。第２実施形態に係る燃料製造システム１０は、第１実施形態に係る燃料製造システム１と比較して、構成として二酸化炭素タンク６６を備えていない点、及び手順としてステップＳ３に代えてステップＳ１３を備える点で異なるが、それ以外の構成は共通する。ここでは、第１実施形態に係る燃料製造システム１と異なる点のみを説明し、他の説明は適宜省略する。
図６は、第２実施形態に係る燃料製造システム１０の構成を示す図である。第２実施形態に係る燃料製造システム１０は、第１実施形態に係る燃料製造システム１と比較して、構成として二酸化炭素タンク６６を備えていない点、及び手順としてステップＳ３に代えてステップＳ１３を備える点で異なるが、それ以外の構成は共通する。ここでは、第１実施形態に係る燃料製造システム１と異なる点のみを説明し、他の説明は適宜省略する。
二酸化炭素回収装置６５に回収された二酸化炭素は、状況に応じて二酸化炭素変換装置６７に供給される。
図７は、二酸化炭素利用処理の具体的な手順を示すフローチャートである。ガス化炉３０で発生する二酸化炭素の量が所定の閾値以上の場合（ステップＳ１でＹＥＳの場合）、二酸化炭素回収装置６５は、最大処理能力で回収できる量まで（ステップＳ１３でＹＥＳ）、ガス化炉３０で発生する二酸化炭素を回収する（ステップＳ４）。ただし、二酸化炭素回収装置６５は、最大処理能力で回収できる量を超えた分については（ステップＳ１３でＮＯ）、回収しない（ステップＳ２）。
以上説明した本実施形態に係る燃料製造システム１０によれば、上述の第１実施形態に係る燃料製造システム１と同様に、システム全体で効率化を図ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
１，１０ 燃料製造システム
２ バイオマス原料供給装置
２０ 原料供給路
３ ガス化装置
３０ ガス化炉
３１ ガス化炉センサ群
３２ 水供給装置
３３ 酸素供給装置
３４ 加熱装置
３５ スクラバ
３６ 脱硫装置
４ 液体燃料製造装置
５ 発電設備
６ 水素生成供給装置
６１ 水素充填ポンプ
６２ 水素タンク
６３ 圧力センサ
６４ 水素供給ポンプ
６５ 二酸化炭素回収装置
６６ 二酸化炭素タンク
６７ 二酸化炭素変換装置
６８ 燃料合成装置
７ 制御装置
８ 商用電力網
２ バイオマス原料供給装置
２０ 原料供給路
３ ガス化装置
３０ ガス化炉
３１ ガス化炉センサ群
３２ 水供給装置
３３ 酸素供給装置
３４ 加熱装置
３５ スクラバ
３６ 脱硫装置
４ 液体燃料製造装置
５ 発電設備
６ 水素生成供給装置
６１ 水素充填ポンプ
６２ 水素タンク
６３ 圧力センサ
６４ 水素供給ポンプ
６５ 二酸化炭素回収装置
６６ 二酸化炭素タンク
６７ 二酸化炭素変換装置
６８ 燃料合成装置
７ 制御装置
８ 商用電力網
Claims (1)
- バイオマス原料から液体燃料を製造する燃料製造システムであって、
バイオマス原料から合成ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉において合成ガスを生成する際に発生した二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、
前記二酸化炭素回収装置によって回収された二酸化炭素を一酸化炭素に変換する二酸化炭素変換装置と、
再生可能エネルギを用いて発電した電力によって水から水素を生成する電解装置と、
前記二酸化炭素回収装置によって回収され、前記二酸化炭素変換装置で一酸化炭素に変換されなかった二酸化炭素、及び前記電解装置によって生成された水素を原料として、前記ガス化炉で用いる燃料を合成する燃料合成装置と、
前記ガス化炉によって生成された合成ガス、前記二酸化炭素変換装置によって変換された一酸化炭素、及び前記電解装置によって生成された水素を原料にして、液体燃料を製造する液体燃料製造装置と、
前記二酸化炭素変換装置により二酸化炭素を一酸化炭素に変換させると共に、前記二酸化炭素変換装置によって生成された一酸化炭素、及び前記電解装置で生成された水素のＨ ２ ／ＣＯ比を、所定の目標比に調整し、Ｈ ２ ／ＣＯ比が調整された合成ガスを前記ガス化炉へ供給し、一酸化炭素に変換されなかった二酸化炭素の前記燃料合成装置による燃料の合成を制御する制御装置と、を備える、燃料製造システム。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022050431A JP7449326B2 (ja) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 燃料製造システム |
| CN202310170343.1A CN116804156A (zh) | 2022-03-25 | 2023-02-27 | 燃料制造系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022050431A JP7449326B2 (ja) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 燃料製造システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023143189A JP2023143189A (ja) | 2023-10-06 |
| JP7449326B2 true JP7449326B2 (ja) | 2024-03-13 |
Family
ID=88078698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022050431A Active JP7449326B2 (ja) | 2022-03-25 | 2022-03-25 | 燃料製造システム |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7449326B2 (ja) |
| CN (1) | CN116804156A (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008533287A (ja) | 2005-03-16 | 2008-08-21 | フュエルコア エルエルシー | 合成炭化水素化合物を生成するためのシステム、方法、および組成物 |
| JP2021006607A (ja) | 2019-06-28 | 2021-01-21 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 炭化水素の製造方法 |
| JP2021147504A (ja) | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料製造システム |
-
2022
- 2022-03-25 JP JP2022050431A patent/JP7449326B2/ja active Active
-
2023
- 2023-02-27 CN CN202310170343.1A patent/CN116804156A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008533287A (ja) | 2005-03-16 | 2008-08-21 | フュエルコア エルエルシー | 合成炭化水素化合物を生成するためのシステム、方法、および組成物 |
| JP2021006607A (ja) | 2019-06-28 | 2021-01-21 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | 炭化水素の製造方法 |
| JP2021147504A (ja) | 2020-03-19 | 2021-09-27 | 本田技研工業株式会社 | 燃料製造システム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023143189A (ja) | 2023-10-06 |
| CN116804156A (zh) | 2023-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Bai et al. | A polygeneration system for the methanol production and the power generation with the solar–biomass thermal gasification | |
| JP7098675B2 (ja) | 燃料製造システム | |
| Li et al. | Analysis of a feasible polygeneration system for power and methanol production taking natural gas and biomass as materials | |
| RU2214387C2 (ru) | Способ и установка для производства метанола с использованием материала биомассы | |
| US9771822B2 (en) | Carbon-dioxide-neutral compensation for current level fluctuations in an electrical power supply system | |
| JP7036853B2 (ja) | 燃料製造システム | |
| EP1520901B1 (en) | Process for converting heavy crude oils and petroleum coke to syngas using external source of radiation | |
| WO2010144540A1 (en) | Systems and methods for an integrated solar driven chemical plant | |
| WO2007076363B1 (en) | Improved method for providing auxiliary power to an electric power plant using fischer-tropsch technology | |
| EP3359627B1 (en) | Sustainable energy system | |
| US11761104B2 (en) | Fuel production system | |
| CN113512444B (zh) | 燃料制造系统 | |
| AU2014395432B2 (en) | Hydrocarbon-production-apparatus and method for producing hydrocarbons with renewable electric energy | |
| JP7449326B2 (ja) | 燃料製造システム | |
| US11905608B2 (en) | Fuel production system | |
| JP7449325B2 (ja) | 燃料製造システム | |
| JPWO2013005699A1 (ja) | 発電装置および発電方法 | |
| JP2024053953A (ja) | 燃料製造システム及び燃料製造方法 | |
| JP2024053920A (ja) | 燃料製造システム及び燃料製造方法 | |
| JPWO2010021123A1 (ja) | ガス化装置、燃料生成システム、ガス化方法および燃料生成方法 | |
| Babamohammadi et al. | Investigating A Clean Natural Gas-based Hydrogen Production Process for Electricity Generation in Power Plants | |
| KR101541428B1 (ko) | 석탄가스화 복합 생산플랜트 및 그의 발전 및 화합물 생산방법 | |
| KR20190131199A (ko) | 복합 발전 시스템 | |
| Gregorie et al. | and Odne S. Burheim | |
| Narusawa | 06 ELECTRICAL POWER SUPPLY AND UTILIZATION |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20221129 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231017 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231214 |
|
| 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: 20240206 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240301 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7449326 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |