NEDO 「バイオマスエネルギー技術研究開発／戦略的次世代バイオマスエネルギー利用技術開発事業」/

「ABC(Advanced Biomass Co-gasification)次世代バイオマス液体燃料製造システム技術の開発」

技術開発部

一般財団法人 石炭エネルギーセンター

事業成果報告会

2013.7.25

研究開発の目的：

（１）バイオマスと補助石炭の共ガス化で、ガス化炉運転の安定化を図り、熱効率を向上。

（２）三塔式CaO媒体CFBガス技術でガス化、メタンやタール等改質、脱硫、H2/CO比調整を

同時促進し、簡易ガス精製（水洗浄・脱塵）のみで、合成ガスとしてBTL設備に提供。

（３）少量軽質タール、硫黄に耐え、安価な新FT合成触媒によるBTL設備を開発。

（４）合理的なガス化、FT合成のシステムマッチング、油製造効率の最大化。

油燃料製造

>50%

本提案システムの基本構成と技術開発項目

ＢＴＬ設備 ガス化設備

（２） CaO 熱媒体循環 流動層ガス化炉 （ガス化＋改質＋ 炉内脱硫+H2/CO比調整）

（１）バイオマス＋補助石炭(入熱基準1割以下）

ガス 洗浄 脱塵、

洗浄水

（３）耐タール耐硫黄 ＦＴ 合成

効率

洗浄排水

高温排ガス

生成ガス H2S < 10ppm 軽質タール<0.5g/m3

H2/CO比=1-2

無排水処理

水蒸気 （熱）

合成ガス

水蒸気

空気

バイオマス乾燥

事業の目的、概要

オフガス （メタン、プロ パン、・・・）

（４）

年度 平成24年度～平成25年度 延長：平成26年度～平成27年度

目標 合成油製造効率が50%以上のガス化と触媒の確認及びマッチングシステムの構築

項目 ガス化（JCOAL) 液化 システムマッチング

(JCOAL) システム検証、スケールアップ検討

検討内容

①流動層CaOハンドリ

ング検討とタール改質

の検討 ② バイオマスと石炭

共ガス化の検討

③ 三塔循環流動層に

よる最適ガス組成の制

御検討

① 耐タール、耐硫黄

触媒の開発（岐阜大）

② スラリー反応層に

よる触媒寿命、ガス組

成影響、装置コンパク

ト化の検討（産総研）

① トータルシステムの

最適構成(JCOAL)

② 反応器、プロセスの

熱、物質収支(岐阜大)

③ 経済性、油性状、市

場性検討(JCOAL、岐阜大)

ガス化から液化までの連続試

験を含め、提案システムの検証、

スケールアップ因子把握

装置設計とスケールアップ検

討能力のあるプラントエンジニ

アリングメーカーが参加予定

本技術の開発計画、課題、分担 H24,H25（H26,27)年度 開発計画：

実施体制

一般財団法人石炭エネルギーセンター

国立大学法人岐阜大学

委託

再委託

独立行政法人産業技術総合研究所

バイオマスリファイナリー

研究センター

推進委員会

NEDO 平成24年度 8月21日採択

CaO熱媒体循環流動層ガス化炉

（ガス化＋タール改質＋炉内脱硫）

バイオマス+ 石炭

補助燃料ガス洗浄脱塵、

洗浄水

（５）耐タール耐硫黄

ＦＴ合成

バイオマス油燃料

洗浄排水

高温排ガス

生成ガス

高温焼却

水蒸気（熱）

合成ガス

水蒸気

空気 バイオマス乾燥

JCOAL の担当内容

１．三塔式循環流動層ガス化装置によるバイオマス/石炭共ガス化技術開発

２．トータルシステム検討

３．事務局

１．三塔式ガス技術開発

・共ガス化（H2/CO=1-2）

・CaOによるメタン、タール等改質 （軽質タール<0.5g/m3）

・炉内脱硫（H2S < 10ppm）

２．トータルシステム検討、 評価

・最適プラント構成

・Aspenツールによるシステム解析

（熱有効利用、OFF-GASリサイクル、

効率アップ（油製造効率>50%））

・効率、経済性、市場評価

CaSO4, フライアッシュ

ガス化塔

媒体（CaO）、CaSO4

水蒸気、or CO2

ライザー

バイオマス石炭CaOベース媒体

空気or O2

クリーンガス

排ガス

850～1000℃

650～850℃

排ガスサイクロン

媒体サイクロン

ガス化ガス(H2, CO, CH4, ・・・CnHm)

媒体CaO

燃焼塔

媒体CaO

850～1000℃

改質塔

ボトムアッシュ

第2四半期 第3四半期 第4四半期 第1四半期 第2四半期 第3四半期 第4四半期

① 三塔式循環流動層バイオマスガス化技術開発

①－１ 流動層による CaOタール改質促進反応条件の検討(JCOAL)

①－２ バイオマスと石炭共ガス化の反応条件の検討(JCOAL)

①－３ 三塔式循環流動層による循環、流動及び反応条件の検討(JCOAL)

③ ガス化と液化マッチングシステムの解析

③－１ トータルシステムの最適構成の検討(JCOAL)

　③－３ 経済性、合成油性質、市場の検討(JCOAL)

トータルシステム技術開発

事務局（ワーキング、委員会、報告）

研究項目

平成24年度 平成25年度

三塔式ガス化技術開発

成果報告H25実施計画実施計画

温度、流動による模擬タ

ール改質への影響の検討

バイオマス、石炭の供給方法の検討

バイオマス・石炭の共ガス

小型三塔循環流動層ガス化装置の試作

バイオマス・石炭の共ガス化とタール改質の連

続運転によるタール改質効果、炉内脱硫効果、

最適ガス組成制御条件の最適条件の検証

小型三塔式循環流動層試験による循環流動、

反応条件を検討するとともに、

各反応塔の基本構成と形成を検討する。

プロセス評価ツールによるトータル

システムの概略構成、反応温度、

圧力の検討

前年度の検討成果を踏まえ、ガス化、ガス洗浄、

液化、バイオマス乾燥などトータル

システムの機器構成、運転条件の検討

プロセスの経性、立地条件、合成油性質、

適用市場等を検討

成果報告

実施スケジュール

二段流動層による

8月21日

１．三塔式循環流動層ガス化の試験検証ー１ CaO によるメタン、タール改質効果の検証

6

上段： 改質炉 （石英ガラス 反応管内径：30mm）

下段： ガス化炉 （石英ガラス 反応管内径:30mm）

バイオマス 石炭、N2

熱電対

熱電対

凝縮器

CaO 粒子 流動層

硅砂、CaO 流動層

供給機

電気炉

風冷ゾン

水蒸気、N2

生成ガス分析

ステンレス製反応管ー＞石英ガラス製二段反応管に変更

1000

mm

300

mm

530

mm

ガス クロ

既設二段流動層反応装置

上段にCaO粒子なし（ブランク） 石炭供給開始後、約数分 タール発生、配管つまりで停止

上段にCaO粒子あり（ 100g） 石炭供給開始後、約１８０分 タール発生なし、連続供給時間約３時間、 （計画停止）

風冷ゾン

凝縮器

風冷ゾン

凝縮器

タール改質試験の一例

三塔式循環流動層ガス化の試験検証ー２ 三塔循環流動層装置による粒子循環流動の検証

石英ガラス製三塔循環流動反応装置

３Ｅ棟１１０１室 試験室

三塔式 装置 設置

二段 流動 層

実験室写真及び 試験装置の配置

装置設置場所産総研西事業所3E棟1101室 2E棟

から3E棟へ移設2E棟

3E棟

試験装置の設置場所

つくば産総研西事業所

CaSO4, フライアッシュ

ガス化塔

媒体（CaO）、CaSO4

水蒸気

ライザー

バイオマス石炭

空気or O2

排ガス

850～1000℃

650～850℃

排ガスサイクロン

媒体サイクロン

ガス化ガス(H2, CO, CH4, ・・・CnHm)

媒体CaO

燃焼塔

媒体CaO

850～1000℃

改質塔

媒体CaO

Ca/CaCO3/CaS

400-800℃

低温硫黄再吸収塔

クリーン合成ガス(H2, CO,・・・）

液体燃料

オフガス、重質残渣(CH4, ・・・CnHm)

ガス洗浄

液体燃料合成

三塔式循環流動層ガス化炉と液体燃料合成システム

排ガス H2/CO： 2 タール：軽質タール＜5% H2S ： <10 ppm

乾燥

燃料油効率 ＞50%

２．トータルシステム解析ー１ プロセス構成概略、解析目標

解析ツール：AspenPlus

解析モデルの作成と主な解析結果 解析モデル

解析結果: ガス化生成ガス組成 （再利用あり）

H2/CO 比 [mol/mol]

ガス化冷ガス効率 [ % ]

液体燃料製造効率 [ % ]

2.4 → 1.98 69.9% → 78.35 % 48.1% → 53.89 %

H2 [%] CO [%] CH4 [%] CO2 [%] H2S [ppm]

63.38 31.94 1.81 2.34 3.85

オフガス、排熱再利用 無し、ありの比較

R Y I E L D

S E P

D U P L

D U P L

Q

D U P L

Q

MIXE R

QD U P L

D U P L

Q

MIXE R

R G I B B S

D U P L

D U P L

QMIXE R

ガス化部分 ＦＴ合成部分

改質炉

燃焼炉

ガス化炉

スクラバー

硫黄再吸収

乾燥

蒸発

生成ガス（ＦＴ合成へ）オフガス（ガス化へ）

ＦＴ合成

水分離

予熱

気液分離

低温分離 生成

油

排熱（乾燥へ）

石炭供給

バイオマス供給

２．トータルシステム解析ー２ プロセス構成、経済性評価

・ ガスクリーンアップ簡素化（脱硫とシフト反応装置が不要）

による経済性効果の検討

・ 合成触媒の合成率、コスト、寿命等による燃料製造経済

性への影響

・ バイオマスガス化燃料油製造プラントの最適規模、及びプ

ラント運転率

調査実施中：

纏め、及び今後のスケジュール

H25年度 4月 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 1月

研究実施

ＷＧ ○ ○ ○ ○

推進委員会 ○ ○

NEDO 成果発表会

○

ステージゲート評価

○

技術検討、開発試験、データ収集の実施

纏め、評価資料作成

評価

関係者限

・ CaOによるタール改質効果を確認した。

・ ３塔式ガス化試験装置を完成し、循環試験を実施中。

・ 共ガス化条件を検討中。

・ ガス化と液化のプロセス計算プログラムを作成し、全体プロセス最適化を検討した。

・ 経済性評価プログラムを作成中。

纏め：

今後のスケジュール：