JPH0741767A - バイオマスの熱分解方法 - Google Patents

バイオマスの熱分解方法

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JPH0741767A
JPH0741767A JP5204691A JP20469193A JPH0741767A JP H0741767 A JPH0741767 A JP H0741767A JP 5204691 A JP5204691 A JP 5204691A JP 20469193 A JP20469193 A JP 20469193A JP H0741767 A JPH0741767 A JP H0741767A
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Japan
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biomass
carbon
reaction
gas
water
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JP5204691A
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English (en)
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Koichi Yamada
興一 山田
Osamu Okada
治 岡田
Isami Ooka
五三実 大岡
Yasuo Konishi
康雄 小西
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Osaka Gas Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10Biofuels, e.g. bio-diesel

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  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Coke Industry (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バイオマスを熱分解して炭素並びに水素及び
COを含有するガスを得る方法であって、温和な条件下
に実施することができる方法を提供することを目的とす
る。 【構成】 本発明のバイオマスの熱分解方法は、バイオ
マスを、水の存在下、温度600〜1200℃、圧力5
気圧以下にて熱処理することからなる。本発明において
は、温和な条件下にバイオマスのガス化とバイオマス中
の炭素の固定化を行うことができ、しかも低温・低圧で
反応が進行するので長期間の操業が可能であると共に熱
回収が容易である。従って、本発明によれば、バイオマ
スの有効利用が図れ、ひいては大気中のCO2濃度の低
減に寄与することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はバイオマスの熱分解方法
に関し、より詳細にはバイオマスを熱分解反応に付し、
炭素並びに水素と一酸化炭素を含有するガスを得る方法
に関する。
【0002】
【従来技術】人類の生活や社会の進歩を支えるために、
エネルギーや資源は不可欠であるが、環境保全を図りな
がらエネルギー・資源を確保する必要性が強く認識され
ており、太陽エネルギーが形をかえて貯蓄されたバイオ
マスを利用する技術、即ち、再生可能なバイオマス資源
をエネルギー、工業原材料等に変換するバイオマス変換
技術が注目されている。例えば、大気中の二酸化炭素
(CO2)濃度は年間1.8ppmの割合で増加してお
り、CO2濃度上昇による地球温暖化の進行が問題にな
っている。大気中のCO2は光合成反応によりバイオマ
スとして固定されるが、バイオマスをそのまま放置する
と腐敗により再びCO2やメタンとして大気中に戻る。
この大気中の再入を防止するためにバイオマスの炭素化
固定法が考えられている。例えば、Steinbergは、バイ
オマスと化石燃料をHydrocarb法により同時処理して、
炭素とメタノールを得る方法を提案している(Biomass
And Hydrocarb Technology For Removal of Atmospheric CO2, Brookhaven National La
voratory, BNL 4410R,February 1991, Upton, Long Isl
and, NY)。生成したメタノールを燃料として使用すると
大気中にCO2が排出されるが、それとバイオマスによ
って大気中から固定されたCO2との差が大気中からの
CO2の削減分となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、上記の
Hydrocarb法について、エネルギー効率などの一次評価
を行ったところ、原料化石燃料として、水素含有量の高
い天然ガスを用いると熱効率100%以上(化石燃料基
準)でCO2排出量が0のメタノールが得られることが
わかり、経済性の高いプロセスであるという結果を得
た。このように、上述のHydrocarb法は大気中のCO2
度の低減に有用な方法であることが明らかになった。し
かし、Hydrocarb法においては、使用し得る化石燃料に
制約があり、しかもバイオマスの水素化条件が、通常、
1100℃以上、50気圧以上と厳しく、原料も乾燥状
態で供給せねばならず、長時間の連続運転や熱回収が困
難であることが判明した。このように、Hydrocarb法で
は、過酷な条件が必要で、安定な操業及び熱の有効利用
が困難であることから、より温和な条件で実施できる方
法が求められている。本発明は上記の問題を解消するた
めになされたもので、低温・低圧で実施できるバイオマ
スの熱分解方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記の課
題を解決するために、バイオマスの熱分解方法を種々検
討した結果、バイオマスに適量の水を添加することによ
り、バイオマスを低温且つ低圧で熱分解することが可能
となり、炭素を主成分とする固形物と、水素及び一酸化
炭素を含有するガスが容易に得られることを見出して本
発明を完成した。即ち、本発明は、バイオマスを、水の
存在下、温度600〜1200℃、圧力5気圧以下にて
熱処理することからなるバイオマスの熱分解方法であ
る。
【0005】本発明は上記の構成からなり、原料となる
バイオマスとしては、炭素源及び水素源を含有するもの
であれば各種のバイオマスを用いることができ、例え
ば、林業副生物(例えば、木材チップ、おが屑等)、農
業副生物(例えば、麦わら、稲わら、砂糖きび搾汁残渣
等)、水性植物(例えば、海藻類等)が例示される。上
記の原料バイオマスは、小片に細断したものを用いるの
が好ましい。なお、本発明においては、原料バイオマス
は水分を含有したものでも使用できるので、利用可能な
原料の範囲が広く、また原料の前処理が容易になる。
【0006】本発明の方法は、原料のバイオマスを、水
の存在下、温度600〜1200℃、圧力5気圧以下に
て熱処理することからなり、前述のように、水を添加す
ることにより、バイオマスの熱分解反応は、温和な条件
で進行するようになる。水の量としては、使用されるバ
イオマスの炭素含量、水分含量などにより適宜調整され
るが、原料バイオマス中の炭素モル数に対して、0.2
倍当量以上、好ましくは0.3倍当量以上に調整され
る。原料が水分を含有するときは、その分を勘案して、
水の使用量を調整する。
【0007】本発明の方法においては、水が存在するた
め、原料バイオマスの熱分解は速やかに進行し、反応温
度としては600〜1200℃、通常800〜1100
℃程度にて行われる。反応温度が600℃未満では反応
が遅くなり、また1200℃を超えても反応の進行には
問題ないが熱効率が劣るので好ましくない。また、反応
圧力は5気圧以下でよく、常圧においても反応は十分に
進行する。より具体的には、本発明の方法は、例えば、
外熱式の反応器にバイオマスと所定量の水を仕込み、温
度1000℃程度、常圧下に、30分〜2時間程度、通
常1時間程度加熱することにより行うことができ、炭素
を主成分とする固形物と水素及び一酸化炭素(及び炭化
水素類)を含有するガスが得られる。
【0008】かくして得られた炭素を主成分とする固形
物は、各種用途の炭素源として利用することができる。
また、水素及び一酸化炭素を含有するガスは、燃料とし
て利用できるほか、各種化学合成反応の原料ガスとして
利用され、かかる用途としては、例えば、メタノール合
成が挙げられる。
【0009】より具体的には、メタノールは、通常、水
素及び一酸化炭素を原料とし、Cu系触媒を用いた低圧
合成法(230〜270℃、50〜100気圧)で製造
される。本発明の方法で得られたガスは、水素及び一酸
化炭素を含有するので、上記のメタノール合成の原料と
して使用することができる。
【0010】なお、メタノール合成用の原料ガスとして
の使用に際して、一般に、本発明の方法で得られたガス
の組成は水素が不足しているので、水素を添加するか又
は炭化水素(例えば、天然ガス、エタン、プロパン、ブ
タン、液化石油ガス、ナフサ、灯油、軽油等)の水蒸気
改質法と組合せて水素を補填して用いるのが好ましい。
水蒸気改質反応は、触媒として、例えば、Rh系触媒、
Ru系触媒、Ni系触媒等を用いる常法にて行うことが
でき、反応温度、反応圧力、S/C(原料炭化水素中の
炭素モル量に対する水蒸気のモル量)などは、原料炭化
水素の種類などに応じて適宜調整され、例えば、反応温
度350〜900℃、反応圧力1〜50気圧、S/C=
0.7〜8程度にて行うことができる。このようにし
て、水素の補填されたガスは、上述のCu系触媒を用い
た低圧合成法によりメタノールに変換するこができる。
【0011】
【発明の効果】以上のように、本発明のバイオマスの熱
分解方法によれば、温和な条件下にバイオマスのガス化
とバイオマス中の炭素の固定化を行うことができ、しか
も低温・低圧で反応が進行するので長期間の操業が可能
であると共に熱回収が容易である。さらに、原料のバイ
オマスは水分を含有するものも使用することができるの
で、利用可能な原料の範囲が広いという利点を有する。
従って、本発明によれば、バイオマスの有効利用が図
れ、ひいては大気中のCO2濃度の低減に寄与すること
ができる。
【0012】
【実施例】以下、添付図面及び実施例に基づいて本発明
をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定さ
れるものではない。
【0013】図1は、本発明の方法と炭化水素の水蒸気
改質方法とを組み合わせたメタノール合成法の概略フロ
ー図であり、本発明の方法及び得られたガスの用途の一
例を示すものである。図に示されるように、原料バイオ
マス及び所定量の水蒸気を反応器(垂直式レトルト)に
仕込み、熱分解反応(1000℃、1気圧程度)を行
う。この反応により、バイオマスは固形物状の炭素と、
主成分として水素及び一酸化炭素を含有し、その他の成
分としてメタンなどの炭化水素を含有するガスに変換さ
れる。
【0014】かくして得られた水素及び一酸化炭素を含
有するガスは、水蒸気改質器に供給され、水蒸気改質反
応により生じた水素が補填されてメタノール合成の原料
ガスとして利用される。水蒸気改質器においては、炭化
水素(図では天然ガス)の水蒸気改質反応が行われる。
この水蒸気改質反応は、触媒として、例えば、Rh系触
媒、Ru系触媒、Ni系触媒等を用いる常法にて行うこ
とができ、反応温度、反応圧力、S/Cなどは、原料炭
化水素の種類、供給速度などに応じて適宜調整され、例
えば、反応温度900℃、圧力15気圧程度の条件下に
行われる。この水蒸気改質反応により、炭化水素は水素
(及び一酸化炭素、二酸化炭素など)に変換されるの
で、水蒸気改質器から排出されるガスは、水素濃度が高
められたガスとなる。
【0015】水蒸気改質器から出た、水素及び一酸化炭
素を含有するガスは、メタノール合成反応器に供給さ
れ、メタノールに変換される。この反応は、通常、Cu
系触媒を用いた低圧合成法により行われ、当該反応は、
例えば、260℃、60気圧の条件下に行われる。メタ
ノール合成反応器から排出されたガスは、分離器でメタ
ノールと未反応ガスと水とに分離され、かくしてメタノ
ールが得られる。未反応ガスは、リサイクルガスとし
て、水蒸気改質器へ供給される天然ガス又はメタノール
合成反応器に供給される原料ガスと混合されて再利用さ
れる。
【0016】実施例1 3インチの外熱式の反応管に、バイオマス原料として乾
燥させたウッドチップ(組成:CH1.44O0.66、サイ
ズ:1cm以下)1000gと水500mlを充填し、
1気圧、1000℃で1時間加熱したところ、ウッドチ
ップは良好にガス化され、水素及び一酸化炭素を主成分
とするガスが生成すると共に反応器内にはチャー状の炭
素が残留していた。このように、本発明の方法によれ
ば、温和な条件下にバイオマスのガス化とバイオマス中
の炭素の固定化を行えることが判明した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法と炭化水素の水蒸気改質方法とを
組み合わせたメタノール合成法の概略フロー図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小西 康雄 神奈川県横浜市西区宮ケ谷42−2

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バイオマスを、水の存在下、温度60
    0〜1200℃、圧力5気圧以下にて熱処理することを
    特徴とするバイオマスの熱分解方法。
  2. 【請求項2】 バイオマスの熱分解により炭素を得る
    請求項1記載のバイオマスの熱分解方法。
  3. 【請求項3】 バイオマスの熱分解により、水素及び
    一酸化炭素を含有するガスを得る請求項1記載のバイオ
    マスの熱分解方法。
  4. 【請求項4】 バイオマス中の炭素モル数に対して
    0.3倍当量以上の水を添加する請求項1又は3記載の
    バイオマスの熱分解方法。
JP5204691A 1993-07-26 1993-07-26 バイオマスの熱分解方法 Pending JPH0741767A (ja)

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