成果報告書詳細
管理番号20160000000089
タイトル平成26年度ー平成27年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業 新エネルギーベンチャー技術革新事業(バイオマス) 前処理装置内蔵の高効率でコンパクトな圧力スイング式バイオガス精製装置の技術開発
公開日2016/7/28
報告書年度2014 - 2015
委託先名吸着技術工業株式会社 学校法人長崎総合科学大学 北日本環境エナジー株式会社
プロジェクト番号P10020
部署名イノベーション推進部
和文要約件名:平成26年度ー平成27年度成果報告書 新エネルギーベンチャー技術革新事業/新エネルギーベンチャー技術革新事業(バイオマス)/前処理装置内蔵の高効率でコンパクトな圧力スイング式バイオガス精製装置の技術開発

(1)1塔式PSAーバイオガス精製プロトタイプ機性能把握(実施体制:吸着技術工業株式会社)一塔式プロトタイプのメタンPSA装置を製作し、この装置について性能試験を行った。一塔式運転フローの回転機器が停止するタイミングを有効活用することができるガスの押し込みと抜き出しの可能な兼用のポンプを四葉機械の協力のもとに試作し、回転機器の数量を減らした。試験の運転結果以下の問題点が浮上した。・均圧操作/脱着/均圧/昇圧の流れの間で時間がかかりすぎていること。・昇圧が不十分であり、外気の引き込みが発生していた。精製タンクの容量を大きくしたところ、外気引き込みが低減し、問題が解消することが判った。(2)PSA内蔵有機イオウ吸着層、有機ケイ素吸着層の性能把握(実施体制:吸着技術工業株式会社)小型試験装置でH2S、シロキサンの除去試験をおこない、入口(H2S:186ppm、シロキサン:50ppm)に対し出口(H2S:未検出、シロキサン:未検出)となり除去が行われていることを確認した。(3)全体システムの設計と事業計画の策定(実施体制:吸着技術工業株式会社、北日本環境エナジー株式会社)現在東京産業を通じてマーケティング調査を行っており、代理店契約を検討している。特許庁電子端末を使用し先行特許調査等を行った。特許として提出された内容のメタン精製用PSAが2ー4塔式のPSAしかなく、1塔式メタンPSAの特許が無いことから、新規性があることを確認した。1塔式PSAはイニシャルコスト、設置スペース共に従来の2ー4塔式のPSAより優位性があるので、将来性があると考えられる。(4)低圧式メタン吸蔵容器利用ガスエンジン駆動試験(実施体制:長崎総合科学大学)市販小型火花点火エンジンLPガス発電機に変更を加えずに、低圧吸蔵容器圧力以下のガス供給圧力において,燃料にメタン:CO2の混合ガスを使用し、その比率100:0ー80:20の範囲で、1)安定したエンジン特性と発電出力特性、2)電気負荷変動時の良好な発電応答特性,を示すことを確認した。また、北海道溝口牧場にて同エンジンで実バイオガス(メタン濃:80.6%,CO2濃:19.4%)と低圧吸蔵容器を使用した場合も、同様の結果を示すことを確認した。市販小型IDIディーゼルエンジン発電機の吸気系に簡単なメタンガス供給装置(ベンチュリー)を追加し、低圧吸蔵容器圧力以下のガス供給圧力において、軽油もしくはBDFとメタン/CO2ガスのDual-Fuel方式においても、1)安定したエンジン特性と発電出力特性、2)スモーク排出量とNOx排出量の低減、3)電気負荷変動時の良好な発電応答特性、を示すことを確認した。(5)1塔式PSA-バイオガスプロトタイプ機を用いた実証試験(実施体制:吸着技術工業、北日本環境エナジー株式会社)1塔式PSA-バイオガスプロトタイプ機を北海道の溝口牧場に設置し実証試験を行った結果、入口ガス(メタン濃度54.5%、流量12.6m3/h)から製品出口ガス(メタン濃度96.6%、流量6.45m3/h、回収率90.7%)を得られ、目標値であるメタン濃度90%、回収率80%を達成したことを確認した。吸蔵容器充填量の現地試験行い0.8M充填(大気圧から充填)で24.4m3メタン/m3の充填量を確認した。これを1M充填(真空から充填)に換算すると38.0m3メタン/m3となったが目標値56m3メタン/m3より低く、吸蔵剤に関してはさらなる改良が必要であることが判った。
英文要約Title:New Energy Venture Business Technology Innovation Program/New Energy Venture Business Technology Innovation Program(Biomass)/High efficiency and compact biogas purification with a pressure swing adsorption built-in pretreatment adsorber(FY2014-FY2015)Final Report
1.Performance grasp of prototypic 1 tower type PSA-refinement biogas.We produced prototypic 1 tower type methane PSA device and carried out a performance test.We produced the pump that push and a pull of the gas were possible in cooperation with YOTSUBA AIR MACHINE MANUFACTURING CO.,LTD to utilize the timing when a rotary apparatus stopped by 1 tower type PSA driving flow effectively. 2.Performance investigation into PSA incorporation existence machine sulfur adsorption materials and organic silicon adsorption materials.We performed a removal examination of H2S and siloxane with an examination device.Inlet H2S:186ppm,siloxane:50ppm.Outlet H2S:null,siloxane:null.As a result,we confirmed that adsorption materials removed H2S and siloxane. 3.System design and business plan development.We checked the precedent patent in the Patent Office digital library.The patent of the methane PSA had only a 2-4 tower type,and there was not 1 tower type.As a result,1 tower type methane PSA has novelty more.Because inexpensiveness of the initial cost and size of the setting space are superior to the PSA of the conventional 2-4 tower type as for 1 tower type PSA. 4.Low pressure-style methane occlusion container use gas engine drive examination We operated a small spark addition engine LP gas generator with low-pressure mixed gases of methane and carbon dioxide.As a result,we showed stable engine properties and a generation output characteristic,good generation reply properties at the time of the electric load change.When we used purified methane supplied from the low-pressure container of the Mizoguchi ranch,with the same engine,it was a similar result.We added a brief methane supply device to intake system of the small IDI diesel engine generator and we operated the engine by Dual Fuel method(Light oil,BDF and methane/CO2 gas).As a result,we showed stable engine properties and output properties and a smoked discharge and NOx discharge reduction and a good generation characteristic. 5.Proof examination of 1 tower type biogas PSA prototype machine.We installed 1 tower type biogas PSA prototype machine in the Mizoguchi ranch and examined it.As a result,purified gas(96.6% methane,flow 6.45m3/h)was got by inlet gas(54.5% methane,flow 12.6m3/h).Both achieved 90% of targeted value of the methane density and 80% of targeted value of the recovery.We performed a quantity of filling examination of the methane occlusion tank.We filled it from atmospheric pressure to 0.8MPa and were able to fill 24.4m3 methane/m3.When exchanging this result to 1MPa filling(filled from a vacuum),it became 38.0m3 methane/m3.However,it is lower than targeted value 56m3 methane/m3,and the occlusion agent needs further improvement.
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