成果報告書詳細
管理番号20120000001002
タイトル平成23年度成果報告書 国際エネルギー消費効率化等技術・システム実証事業 基礎事業 石炭高効率利用システム案件等形成調査事業 モンゴルにおける石炭起源クリーン燃料製造プロジェクトの案件発掘調査
公開日2012/9/1
報告書年度2011 - 2011
委託先名日揮株式会社
プロジェクト番号P93050
部署名環境部
和文要約本調査は案件の発掘調査であり、案件のビジネスモデルは両国の民間企業間でのプラント輸出である。プラントスキームとしては下記の2種類を検討した。
1)褐炭をガス化して合成ガスを得てメタノールを経由してDMEとガソリンを製造するスキーム
2)コークス炉乾留ガス(COG)を改質してメタノールを経由してDMEを製造するスキーム
石炭ガス化による合成ガスを化学合成に利用する際は、水素(H2)、一酸化炭素(CO)、二酸化炭素(CO2)の比率を最適化するためのCO転化反応を用いるのが一般的であるが、COG改質ガスは水素比率が高いことから、両者を混合利用し転化反応を軽減することを期待したが、DME・ガソリン製造プラントの立地は消費地(ウランバートル市)の近郊が好ましい一方で、コークス炉は原料炭生産地域(南ゴビ地域)での建設が検討されていたことから、両スキームそれぞれ独立して扱った。
調査の初期段階では、モンゴルでの石炭の利用形態(特に低品位炭について)、ウランバートルにおける大気汚染と現状、コークス炉新設計画を整理した。続いて、製品の需要予測を暖房用燃料と輸送用燃料に関して文献などをもとに試算した。さらに、原料及び建設候補地の調査を、ガス化スキームと乾留ガス改質スキームについて、それぞれ実施した。
プラントの主製品はDMEとガソリンであり、これらは現在、モンゴル国内では生産されておらず、特にDMEに関しては、家庭用燃料源の石炭からの転換や、重機・自動車用のエンジンの普及が必要となる。このことからも、事業化実現の時期は約十年後程度と考え、需要の予測では2020年を想定した。
適用するプロセス技術は、設定したプラントの規模において評価の確立した技術の採用を原則とし、石炭ガス化技術は三菱重工業(株)、乾留ガス改質技術はバブコック日立(株)、メタノールからのガソリン製造技術はエクソンモービルリサーチアンドエンジニアリング社から、それぞれ、フィージビリティースタディーレベルでの技術情報の提示を受けた。各構成技術間のインターフェース部分を十分に整合させ、ユーティリティ等の共通部分を最適化し、さらに既存インフラ設備との整合を図った上で、概略の建設費と運転費を概算した。これらをもとにして、CAPEX、OPEXを算定し、プロジェクト資金の調達方法などを仮定したうえで内部収益率(IRR)として経済性を評価した。 結果の概要は以下の通りである。
1)石炭ガス化スキーム
プラントの年間能力について、原料石炭使用量は208万トン(45%の水分を含む)、製品生産量はガソリン/DME、それぞれ、27万トン/10万トンであり、その建設費は約1600MM$と推算された。一方、、概略運転費および推定売上は、それぞれ、106MM$と399MM$程度となり、これらをもとにディスカウントキャッシュフローモデルを用いてIRR(ROI)を求めると、条件により5.5%から13.4%の範囲となった。このことから、本スキームは経済性が成立する可能性が大きいと評価された。スコープの調整など種々の条件を見直すことで現実的なプロジェクトとなる可能性があると考えられる。
2)乾留ガス改質スキーム
年産100万トンのコークス炉からの乾留ガス全量を改質し、一部をコークス炉用燃料として使用した後に残った改質ガスから生産できるDMEは年産10万トンとなり、プラント建設費(コークス炉は除く)は約460MM$と推算された。一方、概略運転費および推定売上は、それぞれ、45MM$と74MM$程度となり、これらをもとにディスカウントキャッシュフローモデルを用いてIRR(ROI)を求めたが、経済性が成立する可能性が小さいと評価された。主な理由は製品生産量が少なすぎることとであり、単独のプロジェクトとしては成立しにくいため、石炭ガス化スキームと組み合わせるなどの工夫が必要と考えられる。
英文要約The feasibility study was intended to perform initial investigation of potential implementation of the coal derived clean fuel production in Mongolia, and covers techicical and economical studies on the following two production schemes utilizing lignite or by-product gas from coke oven plant(COG*Coke Oven Gas) as feadstocks.
(1) Lignite Gasification Scheme: Production of DME and Gasoline from Syngas by Lignite Gasification
(2) COG Reforming Scheme: Production of DME from reformed gas by COG Reforming
(Methanol is an intermediate product in both schemes.)
Since lignite gasification scheme is preferable to implement at the place near gasoline consumers around Ulaanbaatar, while COG reforming scheme need to be installed next to coke oven plant at coking-coal deposit in Southern Gobi district, each schema is independent and there are no inter-relations.
At initial stage of the investigation, recent situation of domestic coal consumption in Mongolia, status of air pollution problems in Ulaanbaatar, and progress of planning of new coke oven plant. Further, by studies of statistical data and public technical papers, we estimated expected future demand of DME and gasoline. Site surveys for potential plant sites were also performed to collect site specific information.
Currently, DME and gasoline, these are main final products of the projects, are not produced in Mongolia, and especially for DME, conversion of fuel type used in households heating and development of dedicated engine for vehicle and heavy machines will be required. Considering this, approximate 10 years was assumed to be required to realize these projects, and forecast of demand at 2020 was estimated.
Proven and reliable process technologies were selected to conduct this study, and technical information were provided from Mitsubishi Heavy Industries for entrained bed type Coal Gasification process, Babcock-Hitachi for Non-catalytic COG Reforming process and ExxonMobil Research and Engineering for MTG (Methanol to Gasoline) process.
Consistencies between multiple process units were sufficiently coordinated and common facilities such as utility were optimized considering availability of infrastructures around potential sites, and then construction and operational cost were estimated with in-house data in order of magnitude. Cash flow model was developed with assumption of Capex, Opex and financing plan, and these schemes were evaluated as return of investment. Results were summarized here below.
(1)Lignite Gasification Scheme
Plant capacities are 2080KTA as raw coal consumption(including 45% moisture) and 270 KTA and 100 KTA as Gasoline and DME production. Approximate plant cost is 1600 MMUSD, and annual operation cost and expected annual sales amount are 106 MMUSD and 399 MMUSD respectively. Based on these values, IRR(ROI) calculated with discounted cash flow model is in the range of 5.5% and 13.4% depending on several conditions. This result indicate large potential of feasibility, and further justification of conditions, such as optimization of scope, may improve feasibility and make it more firm project.
(2)COG Reforming Scheme
Production amount of DME from all reformed COG available from 1000 KTA cokes plant, while a part of reformed COG is returned to cokes plant as fuel, is 100 KTA. Approximate plant is 460 MMUSD, and annual operation cost and expected annual sales amount are 45 MMUSD and 74 MMUSD respectively. Based on these values, IRR(ROI) calculated with discounted cash flow model indicate the feasibility is negative. Prime reason of the negative result is its small production rate of final products. The COG Reforming Scheme is supposed difficult to gain feasibility as an independent project, and improvement of entire scheme such as to combine with coal gasification scheme may need to realize the project.
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