天然ガスの液体燃料化（gtl）技術実証研究（500bd - japan-gtl...

Nippon GTL Technology Research AssociationNippon GTL Technology Research Association

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天然ガスの液体燃料化（GTL）技術

実証研究（500BD）

2010年 11月 8日

＠航空会館

日本GTL技術研究組合

JOGMEC-TRCウィーク 2010



報告内容

１．Japan-GTL実証研究の概要

２．GTL実証研究の内容

３．まとめ

（１）日本GTL技術研究組合

（２）ＧＴＬ技術開発の意義

（３）ＧＴＬ技術

（４）技術開発経緯（JOGMEC研究）

（１）研究項目とスケジュール

（２）バックアップ研究

（３）実証研究設備の設計/調達/建設

（４） 2009年度実証運転

（５）Ｊａｐａｎ－ＧＴＬ製品の品質（第三者評価）（６）商業化検討参考 GTL軽油を用いた実証走行（2010年度）



１．Japan-GTL実証研究の概要



（１）日本GTL技術研究組合 Japan-GTL実証研究の概要

①設立時期：2006年10月25日

②設立目的：GTL 商業プラント技術開発（JOGMEC との共同研究）

(a) GTL実証プラント(500B/D)の設計・建設・実証運転

(b) GTL技術（プロセス・触媒）の研究開発

(c) GTL商業プロジェクト(15,000B/D／系列)の検討

*1

*1 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構

JOGMEC 日本 GTL技術研究組合

国際石油開発帝石（株）

ＪＸ日鉱日石エネルギー（株）

石油資源開発（株）

コスモ石油（株）

新日鉄エンジニアリング（株）

千代田化工建設（株）

設立

共同研究契約

④研究費総額：360億円

（内補助金240億円）

③研究体制： *1



7B/D

GTLパイロットプラント

東京

500B/D

合成ガス製造

FT合成

ｱｯﾌﾟｸﾞﾚｰﾃﾞｨﾝｸﾞ

GTL実証プラント (新潟実証センター)

東京本部

札幌

勇払

新潟東港

⑤研究場所


（１）日本GTL技術研究組合



（２）技術開発の意義

○石油代替燃料ソースとしてのガス資源を確保するために、

重要な戦略技術｡

○海外企業（サソール、シェル、EM）はGTL技術の商業化を

先行しているが、他社へ技術供与は行わない方針のため、

独自技術の開発が必要。

○GTL製品（燃料）は、クリーン燃料としての用途が期待。

○GTL製品（潤滑油）は、将来の高性能ベースオイルとして

用途が期待。

GTL技術は、

Japan-GTL実証研究の概要



合成ガス製造 FT合成アップ

グレーディング技術の完成度

Sasol Topsoe

（自己熱改質）

Sasol

（スラリー床、Co系）

Chevron （異性化／水素化分解）

商業段階

Oryx（ｶﾀｰﾙ） 34千B/D（稼動中） OryxⅡ（ｶﾀｰﾙ） 74千B/D（建設中）

Shell Shell

（部分酸化）

Shell （多管式固定床、Co系）

Shell

（水素化分解）

商業段階 Bintulu（ﾏﾚｰｼｱ）15千B/D（稼働中） Pearl（ｶﾀｰﾙ） 140千B/D（’11稼動）

ExxonMobil EM

（自己熱改質）

EM


EM （異性化／水素化分解）

実証段階 200B/D

商業PJ（ｶﾀｰﾙ） 154千B/D（中止）

ConocoPhillips Conoco

（接触部分酸化）

Conoco

（詳細不明、Co系）

Conoco

（水素化分解）実証段階 400B/D

BP bp

（水蒸気改質）

bp

（固定床、Co系）

不明（水素化分解）

実証段階 300B/D

JAPAN-GTL

（国産）

千代田化工

（炭酸ガス/

水蒸気改質）

新日鉄


新日石（異性化／水素化分解）

パイロット終了（7B/D）

実証段階 500B/D （運転中）

GTL技術

②各社のGTL技術の比較（３）GTL技術

要確認



合成ガス

製造

天然ガス

（CO2 20%含有）

Air

合成ガス

製造

FT 合成

アップグレーディング

硫黄除去

酸素製造

従来プロセス（トプソ自己熱改質プロセスの例）

CO2除去

FT 合成


JAPAN-GTLプロセス

・天然ガス中のCO2除去不要

・酸素製造プラント不要

硫黄除去

合成ガス製造

・炭酸ガス／水蒸気改質

・スラリー床＋Co 触媒

FT合成


・固定床＋Pt触媒

CO2を含むため開発されずに放置された

ガス田の有効活用に資する。

天然ガス

（CO2 20%含有）

③Japan-GTL技術の特徴（３）GTL技術



パイロットスケール

(7B/D)

北海道･勇払

実証スケール

(500B/D)

新潟県･新潟東港

装置能力 (B/D)

20,000

~

15,000

500

7

0.01

15,000~20,000B/D

商業プラント

JOGMEC

日本GTL

JOGMEC（JNOC)

石油資源開発

千代田化工建設

コスモ石油

新日本製鉄

国際石油開発

ベンチスケール

(0.01-0.1B/D)

1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2015

国際石油開発帝石

JX日鉱日石エネルギー

石油資源開発

コスモ石油

新日鉄エンジ

千代田化工建設

（４）技術開発の経緯 Japan-GTL実証研究の概要



２．GTL実証研究の内容



（１）研究スケジュール

研究スケジュール現在

2006 2007 2008 2009 2010

プラント設計・建設・運転

バックアップ研究

商業化検討

設計

建設

試運転運転

開発触媒の改良

反応シミュレータの開発／改良

スケールアップ検討

GTL製品の市場適合性確認

天然ガス資源・投資環境調査

経済性／商業化検討

1年延長につき関係者間で協議中



＜バックアップ研究の位置付け＞

・実証規模(500BD)でのGTL技術の確立

・バックアップ研究

技術競争力の強化

商業化へ向けたスケールアップ手法の確立

7B/Dパイロット研究

500B/D 実証研究

天然ガス合成ガス液体燃料最終製品

ナフサ

灯油

軽油

CH4 /H2O /CO2

＜研究範囲＞

H2/CO


商業規模で

利用可能な

GTL技術を

開発する

合成ガス

製造工程 FT合成工程

アップグレーディング工程

水蒸気/CO2改質

（Tubular Reformer)

貴金属触媒

スラリー床

コバルト系触媒固定床

白金系触媒

粗油

検証



Carbon

Deposition

To

tal F

ee

d G

as

Vo

lum

e

0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

3.0

0 1 2 3 4 5 H2O/CH4 in Feed (mol/mol)

Temp.：850℃

Press.：2.0 MPaG

0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 CO2/CH4 in Feed (mol/mol)

0

Pro

du

ct

Sy

ng

as

Vo

lum

e

①合成ガス製造

耐炭素析出性を有する触媒を使用

→投入エネルギー最小値付近の

最適原料ガス組成で合成ガス製造

<研究課題>

・実証規模での技術確立

（触媒性能、シミュレータ適用性）

・商業規模へのスケールアップ


合成ガス

燃料

反

応

管

（

）

触

媒

反

応

管

（

）

触

媒

CH4

＋スチーム＋(CO2)

水蒸気/CO2改質の条件



②FT合成

<研究課題>


（触媒分離システム、流動/反応シミュレータ開発）


（商業規模触媒製造、商業規模反応器シミュレーション開発）


スラリー床反応器触媒（Co系）＋流動媒体

生成物

（触媒と分離）



反応器設計

モデル検証

試験運転データ蓄積

モデル検証反応器設計

(3) 15,000BPD

Commercial Plant

FT反応器設計シミュレーション

・CFDモデルによる流動解析を

反応器設計に展開

＜コールドモデル試験により

計算モデルの精度検証を実施＞

・化学工学的な反応器モデル

（槽列モデル）による反応解析

を反応器設計に展開

CFD*シミュレーションモデル

（流動解析・性能予測）

+

マクロプロセスモデル

（反応解析・性能予測）

Feed Back Feed Back

(2) 500BPD

Demonstration Plant (1) 7BPD

Pilot Plant

Gas

Liq

uid

So

lid

・・・

Gas

Liq

uid

So

lid

・・・

計算モデル精度検証

槽列モデル概略図 CFD ｺｰﾙﾄ

ﾞﾓﾃﾞﾙ＊ Computational Fluid Dynamics（数値流体力学）

②-1 FT合成（研究例１）

流動/反応シミュレータの開発




(a)

0

20

40

60

80

100

反応温度 [˚C]

ワックス分解率

[m

ass%

]

開発触媒他社触媒

50˚C

③アップグレーディング

<研究課題>



（蒸留・反応シミュレーション、商業規模触媒製造、製品市場適合性確認）

0

20

40

60

80

100

0 20 40 60 80 100

ワックス分解率 [mass%]

灯軽油収率

[m

ass%

]

開発触媒

他社触媒

10%


開発 Pt系触媒の性能

高活性

高選択性



2007年10月 (基礎工事中)

①基本設計

②実証プラント建設用地整地工事(更地化工事)

③官公庁、自治体協議、許認可申請・届出

④設計図書照査、承認

⑤調達品の確認、試験、検査

⑥建設工事

・基礎工事

・機器納入および据付工事、配管工事

（３）実証研究設備の設計/調達/建設



FT合成装置

CO2/N2供給設備

中央管理棟

（３）設備設計/調達/建設

2009年4月完成

合成ガス製造装置アップグレーディング装置



竣工式（4/16）

①運転実績

4/16 竣工式

4/17 原料ガス導入 →各工程を順にスタートアップ

～＜コミッショニング＞

6/10 100％ロード GTL油生産量 500BD 達成

～＜実証運転（約4,000時間）＞

10/28 原料ガス停止

～＜Ｓ／Ｄ操作、装置メンテナンス＞

（４） 2009年度実証運転



0

20

40

60

80

100

4/1 6/1 8/1 10/1

運転ロード　％

②運転ロード（４）実証運転（2009年度）

＊

＊機器トラブルによるロードダウン

＊＊台風

500BD達成

実証運転 4,000時間

CO2需給ネック

2009年度実証運転ロードの推移



③製品性状（４）実証運転（2009年度）

GTL ナフサ

GTL Kero

GTL GO

GTL灯油

GTL軽油

GTLナフサ

Blend

GTL灯油市販灯油（例） JIS１号規格

引火点 ℃ 48 50 ≧40

煙点 mm ＞50 25 ≧23

芳香族分 mass％ 0.0 18 －

硫黄分 massppm 0 5 ≦10

セーボルト色－＞30 30 ≧+25

GTL軽油市販軽油（例） JIS2号規格

引火点 ℃ 59 67 ≧50

流動点 ℃ -20 -20 ≦-7.5

動粘度＠30℃ mm2/s 2.585 3.7 ≧2.5

芳香族分 mass％ 0 18 －

セタン価－ 73 59 ≧50

硫黄分 massppm 0 7 ≦10

実証プラント製造GTL灯油・GTL軽油の性状表（例） GTL灯油

GTL軽油

＜製品製造＞

製品



④運転並びに実証センターでの実績

運転時間 4,000時間（2009年）

無事故無災害 100,000時間達成（2010年８月）

センター見学者数 1,216名（154組）（2010年10月末現在）

海外からは、約20地域＊

＊ロシア､オーストラリア､UAE、etc.

（４）実証運転（2009年度）



GTL配合製品を使用する機器（燃焼機器、ディーゼル車、船舶）にて、

既存燃料と同等な安全・安心品質を確保可能な配合範囲を明確にする。

＊使用機器サイドと共同で評価

（５）Japan-GTL製品の市場適合性確認

ＧＴＬプラント

GTL製品

（灯油､軽油）

燃焼機器

ポイント：燃焼性（着火性、消火性、異常燃焼）耐久性（金属・樹脂等の部品劣化）環境性能（排気、消火後の臭気）

ポイント：エンジン性能（排ガス、燃費、運転性能）耐久性（金属・樹脂・排ガス処理装置

等の部品劣化）任意割合で

混合

原油由来の製品とは、性質

の異なる点が存在する

使用者段階で安全・安心品質を保証する必要がある

（安全性・利便性の維持・向上）

①目的

従来製品

（灯油､軽油）

ユーザー

灯油/軽油/重油

使用者

評価：（財）日本ガス石油機器工業会

ディーゼル車

評価：日本自動車工業会

船舶用機関

評価：海上技術安全研究所

ポイント：燃焼性（排ガス、発熱量）耐久性（潤滑性）（噴射ﾎﾟﾝﾌﾟ等部品劣化）噴霧特性



②燃焼機器評価（(財)日本ガス石油機器工業会）（５）Japan-GTLの市場適合性確認

石油給湯機付ふろがま試験ＪＩＳ１号灯油ＧＴＬ灯油100％

ＪＩＳ１号

灯油

ＧＴＬ灯油配合灯油（配合率）

10％ 20％ 30％ 50％ 100％

石油こんろ ○ ○ ○ ●

石油ストーブ ○ ○ ●1) ● ● ●

石油ファンヒーター ○ ○ ○ ●

半密閉式石油ストーブ ○ ○ ○ ○

ＦＦ式石油暖房機 ○ ○ ○ ●

石油小形給湯機 ○ ○ ○ ●

石油給湯機付ふろがま ○ ○ ○ ●2) ● ●

油だき温水ボイラ ○

潜熱回収型石油小形給湯機 ○ ○ ○ ●2) ● ●

評価試験結果まとめ

1) 「火足が長い」、「転倒消火時間が10秒を超える」より

2) 「炎検知器（フォトＩＣ and/or ＣｄＳ）の炎検知特性」より

試験燃料：GTL灯油配合灯油（配合率0～100％）試験項目：ＪＩＳ項目：燃焼性能、転倒消火、しん調節器の最大燃焼、

ＪＩＳ以外項目：排ガス特性、炎検知特性

＜評価試験＞



③ディーゼル車評価（日本自動車工業会）（５）Japan-GTLの市場適合性確認

＜評価試験＞

・Japan-GTLのＧＴＬ軽油は、既存のＧＴＬ軽油と大差がなく、自動車用燃料としての

使用が可能と考えられる。

・燃料系にNBRゴム材等を使用する一部の既販車では部材の密閉性能等への影響

を留意する必要がある。

日本自動車工業会見解

部材浸せき試験（ゴム、樹脂、金属）

試験燃料：GTL軽油配合軽油（配合率0～100％）

低温運転性試験

酸化安定性試験

排出ガス試験：規制成分（CO, NMHC, NOx, PM）、CO2、

アルデヒド、PAHｓ

燃料性状分析

(財)日本自動車研究所

GTL組合

試験結果の評価

試験項目：



④船舶用機関評価（海上技術安全研究所）（５）Japan-GTLの市場適合性確認

評価試験評価

重油

燃焼試験（基礎検討）① 試験機：定容高圧燃焼容器燃料：GTL（2号）0-100%/A重油

GTL添加率が高くなると着火遅れ短縮 ※着火性（＝セタン価）がよくなるため ○

燃焼試験（基礎検討）② 試験機：小型エンジン燃料：GTL（2号）0-100%/A重油

発熱量あたりの効率に差はない NOｘ：低負荷で減少、PM：高負荷で減少（高セタン価で着火遅れが短縮し燃焼変化？）

○

燃焼試験（実機条件）試験機：船舶エンジン燃料：GTL（2号）0-30％/A重油

A重油と同等で運転できるすすの生成量も殆ど差が無い ○

噴霧・潤滑性試験（実機条件）試験機：燃料噴射ポンプ燃料：GTL（2号）0-30％/A重油

GTL添加により噴霧量変化なし短時間では摺動部の不具合もない ○

軽油

噴霧試験（基礎検討）試験機：ガスタービン（噴霧試験）燃料：GTL（2号）0-100％/軽油

インジェクター噴霧特性は軽油と同等短時間で不具合・異常の発生なし ○

評価試験結果まとめ

Ａ重油評価：高圧燃焼容器・小型エンジン燃焼性、船舶エンジンの燃焼性、燃料噴射ポンプの潤滑性

＜評価試験＞

軽油評価：ガスタービン用インジェクターの噴霧特性

（比較として一般軽油（2号）30％／A重油）

＊船舶用エンジンは車両用に比べて高負荷域中心、燃料はA重油が主。



①平成21年度実施内容

（6）商業化検討

• 天然ガス田資源及び投資環境等の調査

– 候補となる油ガス田の二次調査及び二次スクリーニングを行い、本GTL技術の

適用可能性のある油ガス田を抽出（母数は22カ国1地域の約300の油ガス田）

– 本技術に関心を示した外国企業との間で、可能性のある油ガス田を対象とした

先行調査の実施に向けた協議並びに検討を行った

• GTLプロジェクトの事業性・経済性評価

– GTL商業プラントコスト評価

– 商業規模プラントのコスト削減検討

– 経済性に与える因子の感度分析

– 寒冷地コスト評価

– 特定ガス田・地域を対象としたスタディ

– JAPAN-GTL技術のセールスポイントの整備

– ＧＴＬとＬＮＧのプロジェクトの比較

• GTL関連動向調査



• 同じ天然ガス量に対するGTLとLNGの事業性の比較を実施した。

• 想定したケースにおいては、原料ガス価格に係わらず、GTLの方が高い経済性を示した。

②GTLとLNGの事業性比較（例）（６）商業化検討

NG Price $/MMBTU

ＩＲＲ

％

GTL vs LNG （FOB過去１年価格＠2008/3）

LNG

GTL



現在稼動中のGTL商業プラント

③GTL動向調査

場所会社生産開始生産能力 (MBPD)

マレーシア・ビンツルシェル 1993年 14.7 (注1)

カタール・ラスラファン Oryx（サソール/QP） 2007年 34.0 (注2)

南アフリカ・サソールブルグ/セクンダサソール 1950年代 25.0 (注3)

南アフリカ・モッスルベイ PetroSA 1993年 22.5 (注4)

合計 96.2

(注1) 操業開始当初は12.5MBPDで生産開始。

(注2) 操業当初は微粉等の問題があったが、2009年には生産能力に到達。

(注3) 天然ガスを原料とした生産量。他に原料として石炭を使用しており全生産量は162.5 MBPD

(注4) プラント全体の生産量は36MBPD。内、GTLの生産量は22.5MBPD。

場所会社生産予定生産能力（MBPD)

ナイジェリア・エスクラバスサソールシェブロン/NNPC/シェブロン 2012年 34

カタール・ラスラファンシェル-パールⅠ 2010年 70

カタール・ラスラファンシェル-パールⅡ 2011年 70

トリニダッド・ドバゴ World GTL/Petrotrin N/A 2

合計 176

（６）商業化検討

現在開発/建設中のGTL商業プロジェクト



（参考）GTL軽油を用いた実証走行（2010年度）

1.実証走行の目的

次世代のクリーンで環境にやさしい燃料として期待さ

れているGTLについて、排出ガス性状等への影響調

査を実施した上で、東京都内の路線バスによるGTL

軽油を使用したデモンストレーション走行を行う

2.実証走行概要

• 実施期間：平成22年9月13日から約3ヶ月

• 実施場所：東京都交通局南千住自動車営業所

• 使用バス：ハイブリッド車２両

• 燃料： JAPAN-GTL軽油100％

（日本GTL技術研究組合より供給）

3.実証走行実施メンバー

JOGMEC


東京都環境局、及び

東京都交通局



４．まとめ



・GTL技術は、石油代替燃料ソースとしてのガス資源の確保を可能とする

有用な戦略技術である。

・JAPAN-GTLプロセスは、二酸化炭素を含む未開発ガス田を活用する

ことができ、他プロセスと比べて競争力のある技術である。

・日本GTL技術研究組合とJOGMECは、商業規模で利用可能なGTL技術を

確立するため研究を行っている。

・実証プラントが完成し、１００％ロード（ＧＴＬ生産量500ＢＤ）を達成した。

・2009年度は約4000時間の運転を実施し、GTL製品の品質を確認した。

・今後の実証運転を通じて技術確立を図る。

まとめ

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