[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP7557871B2 - バイオマス燃料製造方法 - Google Patents

バイオマス燃料製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7557871B2
JP7557871B2 JP2020565914A JP2020565914A JP7557871B2 JP 7557871 B2 JP7557871 B2 JP 7557871B2 JP 2020565914 A JP2020565914 A JP 2020565914A JP 2020565914 A JP2020565914 A JP 2020565914A JP 7557871 B2 JP7557871 B2 JP 7557871B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat treatment
treatment tank
biomass
superheated steam
heating
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
Application number
JP2020565914A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2020255320A1 (ja
Inventor
元 君塚
知彦 池上
貴恵子 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GREEN POWER DEVELOPMENT CORPORATION OF JAPAN
Original Assignee
GREEN POWER DEVELOPMENT CORPORATION OF JAPAN
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GREEN POWER DEVELOPMENT CORPORATION OF JAPAN filed Critical GREEN POWER DEVELOPMENT CORPORATION OF JAPAN
Publication of JPWO2020255320A1 publication Critical patent/JPWO2020255320A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7557871B2 publication Critical patent/JP7557871B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10GCRACKING 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
    • C10G1/00Production of liquid hydrocarbon mixtures from oil-shale, oil-sand, or non-melting solid carbonaceous or similar materials, e.g. wood, coal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C10PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10JPRODUCTION OF PRODUCER GAS, WATER-GAS, SYNTHESIS GAS FROM SOLID CARBONACEOUS MATERIAL, OR MIXTURES CONTAINING THESE GASES; CARBURETTING AIR OR OTHER GASES
    • C10J3/00Production of combustible gases containing carbon monoxide from solid carbonaceous fuels
    • YGENERAL 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
    • 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
    • YGENERAL 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
    • 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
    • Y02E50/30Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Solid Fuels And Fuel-Associated Substances (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Description

本発明は、バイオマス資源を加熱処理してバイオマス燃料を製造するバイオマス燃料製造方法に関する。
化石燃料の枯渇や、二酸化炭素の増加による地球温暖化の懸念から、近年、化石燃料に代わるエネルギー源として、動植物に由来する有機物からなるエネルギー源であるバイオマス燃料を利用することが注目されている。バイオマス燃料は、動植物を資源として生産することができるため、化石燃料と異なり枯渇の心配がない。また、バイオマス燃料の利用により排出される二酸化炭素は、植物がその成長過程で大気中から吸収した二酸化炭素であることから、地球上の二酸化炭素の総量に影響を与えないため(カーボンニュートラル)、地球温暖化の抑止が期待できる。
バイオマス燃料は、一般的に、バイオマス資源を加熱処理してバイオマス資源の炭化物を得たり、加熱処理中に発生した熱分解ガスを凝縮してバイオマス資源が有する油脂を取り出したりすることにより製造される。得られた炭化物や油脂は、そのまま状態でも燃料として用いられるが、炭化物を粉砕して固めてペレット状に形成したり、沸点の異なる油脂に分留したりして使用される。また、油脂にあっては、グリセリンやメタノールを除去する等の改質をおこない、ディーゼルエンジンに使用可能なバイオディーゼル燃料として使用することもできる。
このようなバイオマス燃料の製造方法では、近年、短時間で効率的に加熱処理を行うために、バイオマス資源を加熱する加熱手段に、熱容量が大きく熱伝導性が高い過熱蒸気を使用するものが注目されている。例えば、バイオマス資源からバイオマス燃料を得るバイオマス燃料の製造方法であって、前記バイオマス資源を加熱して該バイオマス資源中の気化成分を気化させる第1の加熱工程と、該第1の加熱工程よりさらに高温で前記バイオマス資源を加熱して、残余の気化成分をさらに気化させると共に、前記バイオマス資源を炭化する第2の加熱工程と、前記第1・第2の加熱工程において気化した気化成分を蒸留塔に導入し、前記気化成分を段階的に冷却して沸点が異なる複数種の油類を順次分留する分留工程と、前記分留工程における各段階で発生した可燃ガスをガスタンクへ圧縮貯留するガス貯留工程とを有し、前記第1・第2の加熱工程では過熱蒸気によって加熱するといった方法が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1のバイオマス燃料製造方法によれば、バイオマス資源の加熱手段として過熱蒸気を用いているため、バイオマス資源の加熱処理を短時間で効率的に行うことができる。
また、過熱蒸気は酸素濃度が約0.1%~0.3%と極めて低いため、バイオマス資源の加熱処理を酸素欠乏状態下で行うことができ、加熱処理中のバイオマス資源が燃焼することを確実に防ぐことができる。
さらに、供給する過熱蒸気をキャリアガスとして、バイオマス資源から発生した熱分解ガスを効率良く蒸留塔へ導入することができる。
特許第6073560号公報
しかしながら、特許文献1に記載のバイオマス燃料製造方法は、加熱手段である過熱蒸気の温度よりもバイオマス資源を収容する加熱処理槽内の温度が低温である場合、加熱処理槽内に供給後、過熱蒸気の温度が低下し、バイオマス資源の加熱を所望の温度帯で行えなかったり、加熱ムラが生じたりして、確実なバイオマス資源の加熱処理が行えないおそれがあるといった問題が生じる。また、過熱蒸気が凝縮して水となり、バイオマス資源に吸収されると、バイオマス資源を加熱処理するエネルギーの一部が、バイオマスが吸収した水の蒸発に使用されるため、バイオマス資源の加熱処理の効率が悪くなるおそれがあるといった問題が生じる。
また、熱分解ガスが蒸留塔に導入されるまでの間にキャリアガスである過熱蒸気の温度が低下して、熱分解ガスが蒸留塔に至る前に凝縮してしまい、バイオマス資源の持つ油脂を無駄なくにバイオマス燃料とすることができないおそれがあるといった問題が生じる。
本発明の目的は、所定の温度帯でムラのないバイオマス資源の加熱を確実且つ効率的に行うことができるとともに、バイオマス資源の持つ油脂を無駄なくバイオマス燃料とすることができるバイオマス燃料製造方法を提供することにある。
上記の目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、バイオマス資源を加熱処理してバイオマス燃料を得るバイオマス燃料製造方法であって、前記バイオマス資源の加熱処理は、バイオマス資源を非密閉状態下で加熱可能に収容する加熱処理槽と、前記加熱処理槽に過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給手段とを備え、前記加熱処理槽には前記加熱処理槽内を加熱する加熱手段が設けられているバイオマス燃料製造装置を用いて、前記加熱処理槽内へバイオマス資源を投入した後に前記加熱手段により前記加熱処理槽内を加熱し、前記加熱手段により加熱された非密閉状態の前記加熱処理槽内へ前記過熱蒸気供給手段により過熱蒸気を供給することにより行い、前記熱処理槽内への過熱蒸気の供給は、少なくとも前記加熱処理槽内の温度が前記バイオマス資源の発火温度に達する前から開始し、少なくとも前記バイオマス資源の加熱処理の完了まで連続的に供給し、前記バイオマス資源の加熱は、前記バイオマス資源を200℃~350℃の範囲で所定時間加熱する一次加熱と、前記バイオマス資源を350℃~600℃の範囲で所定時間過熱する二次加熱を行い、沸点の異なる油脂を段階的に得ることを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、前記バイオマス資源の加熱処理は、バイオマス資源を非密閉状態下で加熱可能に収容する加熱処理槽と、前記加熱処理槽に過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給手段とを備え、前記加熱処理槽には前記加熱処理槽内を加熱する加熱手段が設けられているバイオマス燃料製造装置を用いて、前記加熱処理槽内へバイオマス資源を投入した後に前記加熱手段により前記加熱処理槽内を加熱し、前記加熱手段により加熱された非密閉状態の前記加熱処理槽内へ前記過熱蒸気供給手段により過熱蒸気を供給することにより行うので、加熱された前記加熱処理槽内に過熱蒸気を供給して前記バイオマス資源を加熱することから、前記加熱処理槽内に供給された過熱蒸気の温度の低下を防ぐことができ、所望の温度で加熱ムラなく確実に、バイオマス資源の加熱処理を行うことができる。
また、前記熱処理槽内への過熱蒸気の供給は、少なくとも前記加熱処理槽内の温度が前記バイオマス資源の発火温度に達する前から開始し、少なくとも前記バイオマス資源の加熱処理の完了まで連続的に供給するので、バイオマス資源2の加熱処理にあって、過熱蒸気の供給により加熱処理槽3内の空気を加熱処理槽3の外へ押し出して、バイオマス資源2が燃焼することを防ぐことができる。
さらに、前記加熱処理槽が熱分解ガスを凝縮させて液化回収する凝縮機構と連通している場合、前記加熱処理槽内が前記加熱手段により過熱されているので、熱分解ガスが凝縮機構に導入されるまでの間に温度が低下して凝縮することを防ぎ、熱分解ガスを確実に凝縮機構に導入して、バイオマス資源の持つ油脂を無駄なくバイオマス燃料とすることができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の、前記加熱処理槽内への過熱蒸気の供給は、前記加熱処理槽内の温度が100℃を超えてから開始することを特徴とする。
請求項2に記載の発明によれば、前記加熱処理槽内への過熱蒸気の供給は、前記加熱処理槽内の温度が100℃を超えてから開始するので、供給した過熱蒸気が前記加熱処理槽内で凝縮して水となり、バイオマス資源に吸収されてしまい、バイオマス資源の加熱処理の効率が悪くなるといった事態を防ぐことができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の、前記加熱処理槽に供給される過熱蒸気を、水を加熱して連続的に生成した飽和蒸気をさらに加熱することにより生成し、
過熱蒸気の前記バイオマス加熱処理槽への連続的な供給を、飽和蒸気の生成時の膨張圧を利用して行うことを特徴とする。
請求項3に記載の発明によれば、前記加熱処理槽に供給される過熱蒸気を、水を加熱して連続的に生成した飽和蒸気をさらに加熱することにより生成し、過熱蒸気の前記バイオマス加熱処理槽への連続的な供給を、飽和蒸気の生成時の膨張圧を利用して行うので、ポンプ等の動力を用いることなく容易に前記バイオマス加熱処理槽に前記過熱蒸気を連続的に供給することができる。
本発明によれば、所定の温度帯でムラのないバイオマス資源の加熱を確実且つ効率的に行うことができるとともに、バイオマス資源の持つ油脂を無駄なくバイオマス燃料とすることができるバイオマス燃料製造方法を得ることができる。
本発明に係るバイオマス燃料製造方法の実施の形態の一例に用いるバイオマス燃料製造装置の模式図である。
以下、本発明に係るバイオマス燃料製造方法の実施の形態の一例を図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明に係るバイオマス燃料製造方法の実施の形態の一例に用いるバイオマス燃料製造装置の模式図である。
本発明のバイオマス燃料製造方法は、バイオマス資源を加熱処理してバイオマス燃料を製造するものである。
バイオマス燃料の製造に使用されるバイオマス資源は動植物を由来とするものであれば、化石燃料を除き、特に限定されないが、油脂を多く含み、且つ、酸素欠乏状態下で炭化する植物が好適に用いられる。例えば、ビンタロウ、ベンゴワン、ポロン、ヤトロファ、ココヤシ、パームヤシ、ナツメヤシ等が好適に用いられる。使用するバイオマス資源は単独で使用してもよく、また、複数種類のバイオマス資源を混合して使用してもよい。
製造するバイオマス燃料は、バイオマス資源を炭化させた炭化物や、加熱されたバイオマス資源から発生した熱分解ガスを凝縮した油脂である。本例では、一度の加熱処理で炭化物と油脂を製造しているが、本発明は炭化物のみ、または、油脂のみを製造する場合に使用することもできる。
本例のバイオマス資源製造方法では、図1に示すようなバイオマス燃料製造装置1を使用して、バイオマス資源2の加熱処理を行う。バイオマス燃料製造装置1は、バイオマス資源2を収容して加熱処理する加熱処理槽3と、加熱処理槽3に過熱蒸気を連続的に供給する過熱蒸気供給手段4と、加熱したバイオマス資源から発生した熱分解ガスを凝縮して油脂を取り出す凝縮機構5とを備えている。
加熱処理槽3は、加熱処理槽3内を加熱して加熱処理槽3内の温度を上昇させる加熱手段6を備える。加熱手段6としては、ガスヒーター又は電気ヒーターなど、公知の加熱手段を使用することができる。加熱手段6は加熱処理槽3内全体をできるだけ均一に加熱できるように配置する。例えば、ラジアントチューブバーナーを所定の間隔を空けた適位置に複数配置したり、電気ヒーターの発熱体を加熱処理槽1の内壁面に沿って設けたりする。本例では、加熱手段6として電気ヒーターを使用し、発熱体であるニクロム線を金属パイプで被覆したシーズヒーターを加熱処理槽3の胴部の壁面の内周に沿って周回するように設け、加熱処理槽3内全体の温度を均一に加熱できるようにしている。
加熱処理槽3の内部の底部は、すり鉢状に形成し、加熱処理するバイオマス資源2を収容するバイオマス収容部7としている。バイオマス収容部7には、加熱処理中のバイオマス資源2を攪拌する攪拌機構としてスクリュー8を設けており、加熱処理中のバイオマス資源2に加熱ムラが生じたり、また、バイオマス収容部7の面にこびりついたりすることを防いでいる。バイオマス収容部7の最下部には、バイオマス資源2を加熱処理して得られた炭化物を加熱処理槽3外へ排出するための排出口9を形成している。排出口9は、炭化物の回収時を除き、密閉蓋10により密閉される。
また、加熱処理槽3には、加熱処理槽3内へバイオマス資源2を投入するための投入口11を形成している。本例の投入口11には、投入口11を密閉可能な蓋12を設けており、加熱処理槽3内へのバイオマス資源2の投入が完了したら、投入口11を蓋12で密閉する。
さらに、加熱処理槽3には、胴部壁面に開口する第1の通気口13と、頂部に開口する第2の通気口14を形成している。
第1の通気口13には、過熱蒸気供給手段4と接続している過熱蒸気供給ライン15を接続しており、過熱蒸気供給手段4で生成した過熱蒸気を加熱処理槽3内へ供給可能としている。本例では、第1の通気口13を収容部7の近傍に形成し、バイオマス収容部7方向に向かって傾斜した形状としているので、バイオマス資源2に過熱蒸気を直接噴霧可能としている。
第2の通気口14には、凝縮機構3と接続しているガス送り出しライン16を接続しており、バイオマス資源2から発生した熱分解ガスと過熱蒸気とからなるガスを凝縮機構5に導入可能となっている。
また、加熱処理槽3は加熱処理槽3内の温度を検知するセンサー(図示せず)を設けている。これにより過熱蒸気の供給と停止を、加熱処理槽3内の温度を確認して判断することができる。また、加熱処理槽3内の温度に合わせた温度の過熱蒸気を供給することができる。センサーは高温を検知可能な公知のセンサーを用いる事ができ、例えば、サーミスタを使用する。
このような加熱処理槽3に、過熱蒸気供給ライン15を介して過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給機構4は、水から飽和蒸気を連続的に生成する飽和蒸気生成部17と、生成された飽和蒸気をさらに加熱して過熱蒸気を生成する過熱蒸気生成部18とからなる。
本例の飽和蒸気生成部17は電気ボイラーからなり、水を加熱して連続的に飽和蒸気を生成するように構成している。飽和蒸気の生成にあっては、ボイラー内の圧力を0.15MPa-0.3MPaとし、100℃以上の飽和蒸気を生成する構成としてもよい。
過熱蒸気生成部18は、飽和蒸気生成部17で生成された蒸気を加熱して過熱蒸気を生成する。過熱蒸気生成部18の構成は、800℃以上の過熱蒸気を生成することができるものであることが望ましい。本例の過熱蒸気生成部18には、パイプヒーターを用い、一端側の開口が飽和蒸気生成部17と接続し、飽和蒸気生成部17で生成された飽和蒸気を内部に導入して加熱し、他端側に至るまでに過熱蒸気が生成されるように構成している。また、パイプヒーターの他端側の開口は、加熱処理槽3の第1の通気口13と接続するように取り付けており、パイプヒーターは過熱蒸気生成部18とともに過熱蒸気供給ライン15を兼ねる。これにより、パイプヒーター内で生成した過熱蒸気を、温度を下げることなく加熱処理槽3内に供給することができる。使用するパイプヒーターは、表面温度が800℃を超えても耐えうるものであることが望ましく、例えばステンレスのSUS304やニッケル合金のインコネル(登録商標)から形成する。
ガス送り出しライン16を介して、導入される熱分解ガスと過熱蒸気とからなるガスを凝縮する凝縮機構5は、ガスが導入される円筒形状の蒸留塔19と、蒸留塔19内の所定位置に取り付けた、通過するガスを冷却して液化する冷却フィルター20と、冷却フィルター20で液化された液状物を回収し油分と水分とに分離するセパレーター21とを備えている。蒸留塔19には、底部側にガス送り出しライン16に接続する導入口22を形成し、頂部側に排気口23を形成している。なお、冷却フィルター20はガスの冷却温度を変更可能となっている。冷却フィルター20とセパレーター21は蒸留塔19内で上下に間隔を空けて複数設け、下方の冷却フィルター20の温度を高く設定し、上方の冷却フィルター20の温度を低く設定して、沸点の異なる油脂を分留し回収することもできる。
なお、本例のバイオマス燃料製造装置1は、バイオマス資源2の加熱処理の完了後、排出口9を開いて加熱処理槽3から炭化物を取り出してから、投入口11よりバイオマス資源2を投入して改めて加熱処理を行う、バッチ式のバイオマス燃料製造装置1となっているが、本発明のバイオマス燃料製造方法の使用は、ローラーや送り出しスクリューなどのバイオマス資源の搬出機構を備え、バイオマス資源の加熱処理槽内への送り出しと搬出を連続的に行うことができる連続式のバイオマス燃料製造装置であっても、加熱処理槽内を加熱する加熱手段と、加熱処理槽内へ過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給手段を備えていれば、本発明を使用することができる。
このように構成されたバイオマス燃料製造装置1を用いる、本例のバイオマス燃料製造方法のバイオマス資源2の加熱処理を以下説明する。なお、バイオマス資源の加熱処理を効率的に行うために、バイオマス資源を天日に干したり、熱風に当てたり、或いは加熱するなどして乾燥させる前処理を行ってもよい。また、バイオマス資源の性質により、バイオマス燃料の使用時のクリンカの発生を抑えるため、水に浸けてカリウムを除去するといった、前処理を行うこともできる。
まず、投入口11からバイオマス資源2を加熱処理槽3内へ投入して、バイオマス資源収容部7に収容し、加熱手段により加熱処理槽3内を加熱する。このとき、加熱処理槽3は、ガス送り出しライン16を介して連通する凝縮機構5の排気口23が開放された状態にあり、非密閉状態となっている。加熱処理槽3は加熱処理の完了まで非密閉状態に保つ。
なお、バイオマス資源2の加熱処理槽3内へ投入するタイミングは本例のように加熱手段6による加熱前の投入に限られず、加熱手段6による加熱処理槽3内の加熱開始後でもよく、また、後述する過熱蒸気供給手段4による過熱蒸気の供給の開始後であってもよい。
次に、加熱処理槽3内の温度がバイオマス資源2の発火温度に至る前に、加熱処理槽3内へ過熱蒸気を供給する。供給する過熱蒸気はバイオマス資源2に直接噴霧することが望ましい。過熱蒸気をバイオマス資源2に直接噴霧すれば、大きな熱容量を有する過熱蒸気の高い熱伝導性により、バイオマス資源2を効率良く加熱することができる。また、供給された過熱蒸気は、加熱処理槽3内が加熱されているため、温度が低下せず、バイオマス資源2を所望の温度でムラなく加熱することができる。
また、加熱処理槽3内への過熱蒸気の供給を、加熱処理槽3内の温度がバイオマス資源2の発火温度に至る前に行っているので、バイオマス資源2を酸素欠乏状態下で、燃焼させることなく加熱することができる。なお、本願の酸素欠乏状態とは、酸素濃度が1%以下の状態をいう。
ここで、本願のバイオマス資源の発火温度とは、酸素雰囲気下において、加熱されたバイオマス資源が火源のない状態で発火するおそれのある温度のことをいう。発火温度はバイオマス資源の種類や性質により定まり、例えば木材は酸素雰囲気下において250℃で加熱すると発火するおそれがある。
また、バイオマス資源の多くは温度が180℃に達すると、熱分解して熱分解ガスを発生する。この熱分解ガスが加熱処理槽3内で加熱されると、発火して、バイオマス資源2が燃焼するおそれが生じるため、過熱蒸気の供給を、熱分解ガスが発生する前の、加熱処理槽3内の温度が180℃に至る前に行うことが好ましい。また、過熱蒸気の供給を加熱処理槽3内の温度が180度に至る前に行えば、過熱蒸気をキャリアガスとして熱分解ガスを凝縮機構5に容易に導入することができる。
また、過熱蒸気の供給は、加熱処理槽3内の温度が100℃超えてから開始することが好ましい。このようにすれば、供給した過熱蒸気が加熱処理槽3内で凝縮して水となり、バイオマス資源2に吸収されてしまい、バイオマス資源2の加熱処理の効率が悪くなるといった事態を防ぐことができる。
過熱蒸気の加熱処理槽3への供給は連続的に行う。具体的には、上記した過熱蒸気供給手段2を用いて、飽和蒸気生成部17により水を加熱して連続的に飽和蒸気を生成し、飽和蒸気生成部17により生成された飽和蒸気をさらに過熱蒸気生成部18により加熱することにより過熱蒸気を生成し、加熱処理槽3内へ供給する。
また、本例では、過熱蒸気の加熱処理槽3内への供給は、飽和蒸気生成時の膨張圧を利用して行っている。このようにすることにより、ポンプ等の動力を用いることなく過熱蒸気を連続的に加熱処理槽3へ供給することができる。
加熱手段6及び過熱蒸気の供給によるバイオマス資源の加熱処理の、加熱温度・加熱時間は特に限定されず、バイオマス資源の種類・性質や、製造するバイオマス燃料により適宜選択して行う。
例えば、エネルギー密度の高い炭化物を得る場合には、炭化物にバイオマス資源2の有する油脂ができるだけ残留するように、比較的低温の200℃~300℃で所定時間バイオマス資源を加熱する。また、バイオマス資源の有する油脂をできる限り取り出す場合には、比較的高温の500℃~700℃で所定時間バイオマス資源を加熱する。本例では、加熱手段6により加熱した加熱処理槽へ過熱蒸気を供給することによりバイオマス資源2を加熱しているので、過熱蒸気の温度が低下することなく、確実且つ加熱ムラなく所定の温度帯でバイオマス資源の加熱を行える。
本例では、バイオマス資源2の加熱は、温度帯を変えて段階的に行っている。まず、200℃~350℃の範囲で所定時間バイオマス資源2を加熱する一次加熱を行う。これにより、比較的沸点の低い油脂を含む熱分解ガスを発生させる。一次加熱の完了後、350℃~600℃の範囲で所定時間バイオマス資源2を加熱する二次加熱を行う。これにより、比較的沸点の高い油脂を含む熱分解ガスを発生させるとともに、バイオマス資源を炭化させる。
加熱処理されたバイオマス資源2から発生した熱分解ガスは、加熱処理槽3内に供給される過熱蒸気をキャリアガスとして、ガス送り出しライン16を介して凝縮機構5に送られる。本例では、加熱処理槽3内への過熱蒸気の供給を飽和蒸気の生成時の膨張圧を利用して行うので、ポンプ等の動力を用いることなく、熱分解ガスを凝縮機構へ導入することができる。このとき、加熱処理槽3内は加熱手段により加熱されているので、過熱蒸気や熱分解ガスが凝縮機構5に送られる前に温度が低下して、凝縮してしまうといった事態を防ぐことができる。
凝縮機構5に送られた熱分解ガスは、蒸留塔19に導入され、蒸留塔19内部に取り付けられた冷却フィルター20を通過するときに冷却されて、凝縮点が冷却フィルター20の設定温度以下の成分が液化し、油分と水分とからなる液状物になる。液状物はセパレーターに21に回収されて、水分と油分とに分離される。この油分を回収して、バイオマス資源が含有していた油脂を得る。
本例では、一次加熱と二次加熱の段階的な加熱を行っているので、沸点の異なる油脂を段階的に得ることができる。
バイオマス資源2の加熱処理は、所定の温度で、所定時間バイオマス資源2を加熱し、バイオマス資源2を炭化させた炭化物を製造し、バイオマス資源2から発生した熱分解ガスを凝縮した油脂を得たら完了する。加熱処理の完了後、加熱処理槽3内を炭化物が回収可能な温度となるまで低下させる。このとき、過熱蒸気の供給は、バイオマス資源2から得た炭化物が燃焼しないように、加熱処理槽3内がバイオマス資源2の発火温度未満になるまで行うことが望ましい。また、炭化物が燃焼することをより確実に防ぐために、バイオマス資源から得た炭化物から熱分解ガスが生じない、180℃未満になるまで加熱処理槽3内への過熱蒸気の供給を行うことがより好ましい。また、過熱蒸気が凝縮することを防ぐため、加熱処理槽3内の温度が100℃を超えている段階で、過熱蒸気の供給を停止することが好ましい。
なお、連続式のバイオマス燃料製造装置を使用した場合は、加熱処理槽へのバイオマス資源の連続的な送り出しが停止し、加熱処理槽からバイオマス資源2が搬出された時点で、バイオマス資源2の加熱処理が完了する。
本例のバイオマス燃料製造方法によれば、バイオマス資源2の加熱処理は、バイオマス資源2を非密閉状態下で加熱可能に収容する加熱処理槽3と、加熱処理槽3に過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給手段4とを備え、加熱処理槽3には加熱処理槽内3を加熱する加熱手段6が設けられているバイオマス燃料製造装置1を用いて、加熱処理槽3内へバイオマス資源2を投入した後に加熱手段6により加熱処理槽3内を加熱し、加熱手段6により加熱された非密閉状態の加熱処理槽3内へ過熱蒸気供給手段4を用いて過熱蒸気を供給することにより行うので、加熱処理槽3内に供給された過熱蒸気の温度が低下せず、所望の温度で加熱ムラなく確実にバイオマス資源の加熱処理を行うことができる。
また、熱処理槽3内への過熱蒸気の供給は、少なくとも加熱処理槽3内の温度がバイオマス資源2の発火温度に達する前から開始し、少なくともバイオマス資源2の加熱処理の完了まで連続的に供給するので、過熱蒸気の供給により加熱処理槽3内の空気を加熱処理槽3の外へ押し出して、バイオマス資源2の加熱処理にあって、バイオマス資源2が燃焼することを防ぐことができる。
さらに、加熱処理槽3内が加熱手段6により過熱されているので、熱分解ガスが凝縮機構5に導入されるまでの間に温度が低下して凝縮することを防ぎ、熱分解ガスを確実に凝縮機構5に導入して、バイオマス資源の持つ油脂を充分にバイオマス燃料とすることができる。
また、加熱処理槽3内への過熱蒸気の供給は、加熱処理槽3内の温度が100℃を超えてから開始するので、供給した過熱蒸気が前記加熱処理槽内で凝縮して水となり、バイオマス資源に吸収されてしまい、バイオマス資源の加熱処理の効率が悪くなるといった事態を防ぐことができる。
また、加熱処理槽3内に供給される過熱蒸気を、水を加熱して連続的に生成した飽和蒸気をさらに加熱することにより生成し、過熱蒸気の加熱処理槽3内への連続的な供給を、飽和蒸気の生成時の膨張圧を利用して行うので、ポンプ等の動力を用いることなく容易に加熱処理槽3に過熱蒸気を連続的に供給することができる。
1 バイオマス燃料製造装置
2 バイオマス資源
3 加熱処理槽
4 過熱蒸気供給手段
5 凝縮機構
6 加熱手段
7 バイオマス収容部
8 スクリュー
9 排出口
10 密閉蓋
11 投入口
12 蓋
13 第1の通気口
14 第2の通気口
15 過熱蒸気供給ライン
16 ガス送り出しライン
17 飽和蒸気生成部
18 過熱蒸気生成部
19 蒸留塔
20 冷却フィルター
21 セパレーター
22 導入口
23 排気口

Claims (3)

  1. バイオマス資源を加熱処理してバイオマス燃料を得るバイオマス燃料製造方法であって、
    前記バイオマス資源の加熱処理は、
    バイオマス資源を非密閉状態下で加熱可能に収容する加熱処理槽と、前記加熱処理槽に過熱蒸気を供給する過熱蒸気供給手段とを備え、前記加熱処理槽には前記加熱処理槽内を加熱する加熱手段が設けられているバイオマス燃料製造装置を用いて、
    前記加熱処理槽内へバイオマス資源を投入した後に前記加熱手段により前記加熱処理槽内を加熱し、
    前記加熱手段により加熱された非密閉状態の前記加熱処理槽内へ前記過熱蒸気供給手段により過熱蒸気を供給することにより行い、
    前記加熱処理槽内への過熱蒸気の供給は、
    少なくとも前記加熱処理槽内の温度が前記バイオマス資源の発火温度に達する前から開始し、
    少なくとも前記バイオマス資源の加熱処理の完了まで連続的に供給し、
    前記バイオマス資源の加熱は、前記バイオマス資源を200℃~350℃の範囲で所定時間加熱する一次加熱と、
    前記バイオマス資源を350℃~600℃の範囲で所定時間過熱する二次加熱を行い、沸点の異なる油脂を段階的に得ることを特徴とするバイオマス燃料製造方法。
  2. 前記加熱処理槽内への過熱蒸気の供給は、前記加熱処理槽内の温度が100℃を超えてから開始することを特徴とする請求項1に記載のバイオマス燃料製造方法。
  3. 前記加熱処理槽内に供給される過熱蒸気を、水を加熱して連続的に生成した飽和蒸気をさらに加熱することにより生成し、
    過熱蒸気の前記加熱処理槽内への連続的な供給を、飽和蒸気の生成時の膨張圧を利用して行うことを特徴とする請求項1又は2に記載のバイオマス燃料製造方法。
JP2020565914A 2019-06-20 2019-06-20 バイオマス燃料製造方法 Active JP7557871B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2019/024431 WO2020255320A1 (ja) 2019-06-20 2019-06-20 バイオマス燃料製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2020255320A1 JPWO2020255320A1 (ja) 2020-12-24
JP7557871B2 true JP7557871B2 (ja) 2024-09-30

Family

ID=74040362

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020565914A Active JP7557871B2 (ja) 2019-06-20 2019-06-20 バイオマス燃料製造方法

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP7557871B2 (ja)
PH (1) PH12020551528A1 (ja)
WO (1) WO2020255320A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002194362A (ja) 2000-12-27 2002-07-10 Kogi Corp 過熱水蒸気による炭化方法
JP2002233854A (ja) 2001-02-07 2002-08-20 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 廃棄物処理方法及び設備
JP2008260832A (ja) 2007-04-11 2008-10-30 Micro Energy:Kk 廃棄物再生処理方法及び廃棄物再生処理システム
JP2011236260A (ja) 2010-05-04 2011-11-24 Shigeki Kobayashi 生ごみバイオマス発電装置
JP2016204235A (ja) 2015-04-28 2016-12-08 清水建設株式会社 ガス化装置及びガス製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002194362A (ja) 2000-12-27 2002-07-10 Kogi Corp 過熱水蒸気による炭化方法
JP2002233854A (ja) 2001-02-07 2002-08-20 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 廃棄物処理方法及び設備
JP2008260832A (ja) 2007-04-11 2008-10-30 Micro Energy:Kk 廃棄物再生処理方法及び廃棄物再生処理システム
JP2011236260A (ja) 2010-05-04 2011-11-24 Shigeki Kobayashi 生ごみバイオマス発電装置
JP2016204235A (ja) 2015-04-28 2016-12-08 清水建設株式会社 ガス化装置及びガス製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
PH12020551528A1 (en) 2021-07-12
JPWO2020255320A1 (ja) 2020-12-24
WO2020255320A1 (ja) 2020-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4331592B2 (ja) バイオマスのフラッシュ炭化処理
EP1192236B1 (fr) Procede et dispositif de vapocraquage d'hydrocarbures
RU2010139511A (ru) Способ выработки энергии посредством осуществления термодинамических циклов с водяным паром высокого давления и умеренной температуры
CN105439140B (zh) 一种活性炭制备系统及其制备方法
JP2011080664A (ja) 廃棄物の熱分解、炭化・ガス化方法及び装置
JP5847524B2 (ja) 炭化システム
KR20150005855A (ko) 활성탄 제조 시스템
JP2008088310A (ja) 高温炭化方法および高温炭化装置
JP7557871B2 (ja) バイオマス燃料製造方法
CN205420290U (zh) 干热处理的废橡胶的回收利用装置
RU2007112818A (ru) Способ получения синтез-газа и полукокса пиролизом биомассы
JP2012052015A (ja) バイオマス資源の処理方法と処理装置
GB2339576A (en) A method for the production of charcoaland the generation of power via the pyrolysis of biomass material
RU2433344C1 (ru) Установка для термического разложения несортированных твердых бытовых отходов
WO2007060281A1 (en) Continuous retort
KR20150119150A (ko) 폐기 물질로부터 에너지를 발생시키기 위한 시스템 및 방법
Baygan et al. Coconut shell pyrolysis for optimum charcoal production
JP2017179072A (ja) 木質系バイオマスの炭化処理装置
JP2002285168A (ja) 高温木炭製造方法及び高温木炭製造装置
CN211551604U (zh) 一种生活垃圾热解气化焚烧炉
RU76912U1 (ru) Установка для получения древесного угля
JP2004143333A (ja) 炭化装置
JP6725192B2 (ja) 木質系バイオマスの炭化処理装置
RU2200923C2 (ru) Термический модуль для получения активных углей
JPH039990A (ja) 固形有機物の乾溜方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220609

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20230411

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20230609

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230810

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20231003

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20231201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240202

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240514

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240705

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: 20240903

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240909

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7557871

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150