成果報告書詳細
管理番号20130000000745
タイトル平成21年度-平成24年度成果報告書 新エネルギー技術研究開発 バイオマスエネルギー等高効率転換技術開発 (先導技術開発) 低圧固定床FT触媒技術を利用したBTLプロセスの研究開発
公開日2014/9/18
報告書年度2009 - 2012
委託先名コスモ石油株式会社 独立行政法人産業技術総合研究所 トヨタ自動車株式会社
プロジェクト番号P09014
部署名新エネルギー部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:
バイオマスをガス化して得られる合成ガスからフィッシャー・トロプシュ(以下、FTと記す)反応により合成油を製造する技術に関する研究開発を実施する。バイオマスからガス化、FT合成を経て液体炭化水素を得るBTL(Biomass to Liquid)は、バイオマス賦存量や収集の制約から、天然ガスや石炭からFT合成を経て液体炭化水素を得るGTL(Gas to Liquid)やCTL(Coal to Liquid)と比較して小スケールになることから、装置コスト、運転コストを極力低減することが求められる。そこで我々は、1)通常のGTLやBTL(CHOREN社技術参照)では2-3MPaの高圧下で行われるFT合成を1MPa未満の低圧、2)合成ガス組成の調整のためのシフト反応工程や脱CO2工程の削除、3)FT合成反応器を小スケールでは装置構成が比較的簡便な固定床方式とすることで、装置コストや運転コストの低減が図れると考えた。さらに、4)通常はFT合成で得られる重質な生成油を水素化分解するアップグレーディング工程が必要であるが、FT合成で軽質な生成油を製造することでアップグレーディング工程の削減による更なるコスト低減を目指した。コスモ石油では触媒の成型方法やRuの含浸条件を検討し、C5+収率50%以上、エネルギー回収率0.38以上、耐CO2性に関する目標値を達成する触媒を見出した。また、FT合成触媒とゼオライトとの組合せで生成油の軽質化が進行し、目標である炭素数C16以下を達成する触媒系を見出した。さらに、産総研での評価後触媒の解析から、炭素質の触媒上への蓄積が活性低下の主な要因であることを明らかとした。そこで、評価条件やRu担持量の改良を実施した結果、活性低下を抑制できることが分かると共に、目標の4,000時間以上の耐久性を確認した。さらに、トヨタ自動車とともに実用性の評価を行い、BTL油の軽油への混合(10%)および軽質化したFT合成油のガソリンへの混合(10%)によって得られた燃料油の性状は、それぞれJIS規格に適合すること、エンジン試験の結果、排ガス性状や燃費は石油系燃料油と同等であることを確認した。FT合成油のLCA検討の結果、Well to Tank CO2排出量は、市販のガソリンと比較し、非常に優れた燃料であることがわかった。BTL油の製造コストを推定した結果、石油系の燃料油に対するコスト競争力は認められなかった。製造コストに占めるプラント建設コストが大きく、実用化には触媒面、プロセス面での更なる効率化による装置コストの低減が必要と示唆された。
英文要約Title : New Energy Technology Development Project. Development of Technology for High-efficiency Conversion of Biomass and Other Energy. Development of Preparatory Basic Bioenergy Technologies. Development of BTL Process Using Fischer-Tropsch Synthesis Catalyst for Low-pressure Fixed-bed Reactor. (FY2009-FY2012) Final Report

In this project, R&D of BTL (Biomass to Liquid) process to obtain liquid hydrocarbon through FT (Fischer-Tropsch) synthesis and gasification of biomass has been carried out using cellulosic biomass which does not compete with provisions. BTL process is attracting attention. However, considering the volume of utilizable biomass and efforts to collect it, BTL cannot be expected to attain economies of scale. Therefore, it is necessary to develop a more efficient conversion technology. As a first step toward developing a higher efficiency BTL process, efforts will be made to develop a highly active FT synthesis catalyst (1a-1b). In addition, a comprehensive evaluation of the BTL process as a biomass utilization technology will be carried out (2a-2d). (1a) Development of FT catalyst for Fixed-Bed Reactor (COSMO OIL) (1b) Analysis for reaction mechanism of FT catalyst (AIST) (2a) Gasification of Biomass (TOYOTA) (2b) Removal of Impurities in the Biomass derived Gas (COSMO OIL) (2c) Design of a bench reactor and its evaluation (COSMO OIL) (2d) Evaluation of FT synthetic oil and general evaluation of BTL (TOYOTA) As a result of study of mentioned above, the developed FT catalyst for Fixed-Bed Reactor showed high performance which achieved target value in this project. It was suggested that BTL oil shows excellent LCA performance in comparison with fossil fuel, although its cost competitiveness is poor in the estimation on 300BPD-BTL process.
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