成果報告書詳細
管理番号20120000000616
タイトル平成20年度成果報告書 世界における石炭等からのガス化技術による水素や化学製品製造システム動向調査
公開日2012/6/13
報告書年度2008 - 2008
委託先名財団法人エネルギー総合工学研究所  財団法人石炭エネルギーセンター
プロジェクト番号Q05015
部署名環境部
和文要約昨年の原油価格高騰は、今後のエネルギー安定供給に向けて、幅広いエネルギー源の活用の必要性を示している。原油価格の動向に必ずしも連動しないエネルギー源の有力候補が埋蔵量の豊富な石炭であり、その利用として石炭ガス化技術を基盤とした IGCCによる発電あるいは合成ガスからの水素製造、化学品製造が挙げられる。一方、我が国の石油コンビナートは海外のコンビナートに対する競争力強化を目指しており、超重質油やオイルサンドなどの利用増大による軽質化が求められる中で、ガス化技術による石炭などからの必要な水素製造あるいは、化学原料としての活用が想定される。石炭を利用するに当っては、石炭の受け入れ施設や用役設備などのインフラが整備されていることが必要条件であり、さらに、石油コンビナートの有する様々な設備を有効に活用することで相乗効果が期待できる。
本調査事業では、世界における最新の石炭ガス化技術の現状を既存の文献、公開情報その他によって調査するとともに、モデルコンビナートに石炭ガス化設備を設置した場合のバランスをシミュレーションによって予測し、その経済性についても概略検討を行い、石炭ガス化設備を導入した将来のコンビナート構想の具体例を提案した。
まず、石炭等ガス化技術を活かしたコンビナート構想を調査した。石炭および石油残渣などを原料として、噴流床ガス化炉を想定してガス化技術を既存の石油精製コンビナートに適用した場合、水素や合成ガス製造が有力と考えられた。石炭受け入れ基地などのコンビナートのインフラを利用することで、石炭処理量6000ton/日規模の場合、水素を 20円/Nm3程度で製造できることがわかった。LNGの冷熱を利用することで効率が向上するものの、製造コストへの影響は小さかった。
石炭等ガス化技術の適用性調査では、石炭ガス化炉の形式ごとに特徴を整理し、石炭だけではなく、重質油や石油残渣、石油コークスを原料としたガス化技術についても、化学品原料製造、水素製造、IGCC用等の目的に適したガス化炉形式を明らかにした。
また、石炭等ガス化プロジェクト調査では、ガス化技術を用いた各国のプロジェクトを調査した。ただし、間接液化(FT)、DME、メタノール製造を除いた。米国・中国・欧州等において商業規模で行われている(あるいは計画されている)事業について、運営体制、プラントの内容(装置規模、製品内容、製品用途等)と稼働状況(生産量等)、今後の計画、輸出量(製品を輸出している場合)等を調査した。中国にあっては、石炭ガス化を核として計画された7箇所の大型石炭エネルギー化工基地の現状を運営体制、基地の概要、稼動状況について整理した。各国で石炭などのガス化を実施している場所(あるいは計画している場所)と事業内容の概要、運転開始年、建設・計画中のものは完成予定年を記載したマップを作成した。
英文要約Skyrocketing crude oil prices caused last year showed necessity of ensuring broad-wide energy resources towards future stable supply of energy. Coal prices are not necessarily dependent on crude oil prices because of abundant reserves. Based on coal gasification technologies, coal can be used for power generation with IGCC and hydrogen and chemicals production via synthetic gas. Meanwhile, petroleum refineries and petrochemical complexes in Japan are seeking enhancement of competitiveness against overseas complexes. Promotion of use of hydrogen and chemical feedstock produced from coal with gasification is envisioned in the circumstances that ultra-heavy oil, oil sand and so on will be widely used with upgrading of oil. The related infrastructure such as a coal terminal and utility facilities is required for utilizing coal. The existing facilities in the complexes are expected to contribute to further efficiency of the system.
In this research, the recent coal gasification technologies in the world were investigated with published reports and public information. Establishing the model complexes with coal gasifiers, material balances were estimated with the process simulation and economical evaluation was approximately carried out. Then, the image of the future complex with the gasifiers was proposed.
Firstly, the complexes with gasification technologies for coal and so on were studied. The recommended case was that hydrogen and synthetic gas production with the entrained-bed gasifiers for coal, residual oil and so on were applied in the existing petroleum refineries and petrochemical complexes. The hydrogen production cost was estimated to be about twenty yen per Nm3-hydrogen with the capacity of about 6000 ton-coal/day, in case the existing infrastructure for coal was effectively utilized. Cold energy source of LNG contributed to increase the thermal efficiency, but slightly affected production cost of hydrogen.
Secondly, application of the coal gasification technologies for heavy oil, petroleum residue, petroleum coke as well as coal was evaluated. The gasifiers for synthetic gas, hydrogen, IGCC and so on were characterized with the types.
The on-going and construction commercial projects in the US, China, Europe and so on excluding FT, DME, and methanol production were investigated to show capacities, organization, products, operational status, future plan, production amounts, and exported amounts. The seven large-scale energy-chemical complexes with a core of coal gasification in China were studied to list the present organization, outline, and operational status. Finally, the information including names of places, capacities, start-up year, startup schedule in the cases of construction or planned plants was shown on the several maps.
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