成果報告書詳細
管理番号20110000000831
タイトル平成21年度~平成22年度成果報告書 グリーン・サステイナブルケミカルプロセス基盤技術開発 化学品原料の転換・多様化を可能とする革新グリーン技術の開発 化学品原料としての製鉄副生ガス中CO利用技術の開発
公開日2012/6/29
報告書年度2009 - 2010
委託先名新日鐵化学株式会社
プロジェクト番号P09010
部署名環境部
和文要約製鉄プロセスにおいて副生する転炉ガス(LDG)中に含まれる一酸化炭素(CO)は、大量に発生し純度も比較的高い事から化学原料としては魅力的であったが、N2を含むため高純度化には吸着分離によるN2除去が必須であり、多大な設備コストが実用化への大きな障壁となっていた。そこで、CO/N2分離を必要としない安価なCOの回収方法を検討した。LDG操業実績データの解析により、純度の高いCO含有ガスを選択回収すると共に既存のCO2除去プロセスを適用する事で、CO濃度90%を達成する回収条件を明らかにした。さらにCO濃度低下の原因となる空気の巻込み原因を明確にし、ガスカーテンによる巻込み遮断法を検討した結果、混入空気を50%遮断しCO濃度92%まで向上出来る事を確認した。LDG中COを化学品原料とする用途としてメタノール法酢酸を検討した。純度90%のCOを用いた場合、CO分圧の低下に因る反応速度の低減があるものの、豊富な原料COガスを過剰に使用する事で反応条件を最適化した。その結果、従来プロセスとほぼ同じ構成で従来品同等の酢酸が製造可能である事が判明した。大量の未反応COガスは製鉄プロセスで熱源として利用することで原単位の悪化を最小限に留めたが、酢酸設備コストの増分が大きく、概算した酢酸製造原価は従来プロセスとほぼ同額に留まった。現在、低品位燃料として利用されているLDG中COを新たな炭素資源として有効利用する技術は、石油資源の枯渇問題を解決するのみならず、気体燃料からの発生CO2を削減するという両面での環境負荷低減プロセスとなり膨大な効果が期待出来る。グリーンケミカルプロセスとしてのポテンシャルは高いが、実用化に向けて競争力の顕在化が必須であり、今後は、酢酸市況やエネルギー事情、設備建設立地といった諸条件の精査が必要である。
英文要約The carbon monoxide(CO) included in the converter gas (LDG), which occurred at the time of iron manufacturing process is so attractive as the chemical raw materials, because LDG contains CO in large quantities and in relatively high purity. But N2 is included as well, purifying cost of CO by adsorption method is so expensive that the use of CO in LDG for chemical raw materials is not practical. Therefore, a cheap purifying process of CO which does not need CO/N2 separation was examined. With the analysis of the converter operation data, we found the conditions to collect CO selectively from LDG with higher purity, and the collected CO turned into 90% purity followed an available CO2 removal processing. Furthermore CO purity could be improved up to 92% by means of cutting off 50% the intruding air, contributing CO content decrease, by gas seal method. Acetic acid from methanol was examined as a use of CO in LDG for chemical raw materials. In case of using 90% purified CO, reaction condition was optimized to apply abundant CO under higher pressure in order to conpensate for a decline of reaction rate owing to the decrease of CO partial pressure. As a result, acetic acid could be produced in the same quality as traditional process with almost the same constitution. It is noteworthy that the massive unreacted CO could be utilized as the heat source in iron manufacturing process so that the deterioration of CO consumption unit would be in minimum. Nevertheless, the estimates of acetic acid manufacturing cost are almost the same as that of the traditional process according to the increment of acetic acid equipment cost. The technology utilizing CO in LDG as not low-grade fuel but new carbon resources becomes environmentally friendly process in terms of not only expecting the solution for the problem of petroleum resource depletion but also reducing CO2 from gaseous fuel combustion. Utilization of CO in LDG has a high potential as a green chemical process, but practical use needs an economical superiority. Further investigation is necessary about the acetic acid market, circumstance about energy and construction location for step-up to the next stage.
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