(57)【要約】【課題】従来のバイオマス由来のメタンガスからＧＴＬプラントを利用してガス液化油を生産する技術においては、そのＧＴＬプラントやパイプラインの設備投資費を償却するだけの売上げを上げることが困難である、という課題がある。【解決手段】以上課題解決のため、本発明は、設備投資費が極めて安価で、小規模のガス液化油生産に好適なＧＴＬ装置であるマイクロリアクタを利用したガス液化装置を用い、そのガス液化装置とバイオダイジェスタをバイオマス供給地近郊であり、かつパイプライン建設のコストメリットの見合う範囲内に建設する。そして、これらが配置された機能領域を一つのクラスターとして、このクラスターを広域にわたって分散配置し、そのクラスター内で生成される生物由来の油をセンターとなる製油所に集約して製品を製造するクラスター型オイル生産コンビナートを提供する。【選択図】図１
2012046290.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分散配置された機能領域であるクラスターから生物由来の油をセンターとなる製油所に集約して製品を製造するクラスター型オイル生産コンビナートであって、
各クラスターは、
バイオマスを供給するバイオマス供給地と、
各バイオマス供給地に隣接して配置され、バイオマス供給地から供給されるバイオマスをメタン発酵させてメタンガスを生産する複数のバイオダイジェスタと、
各バイオダイジェスタにて生産されるメタンガスを収集するためのパイプラインと、
パイプラインで収集されたメタンガスからマイクロリアクタを用いてガス液化油を生産するガス液化装置と、
ガス液化装置で生産されたガス液化油を移動運搬手段に積み込む積込設備と、を有し、
製油所は、
前記各クラスターのガス液化装置で生産されたガス液化油を積載した移動運搬手段からガス液化油を受け入れる受入設備と、
受入設備で受け入れたガス液化油を精製し、製品を製造するための精製装置と、を有する
クラスター型オイル生産コンビナート。
【請求項２】
前記バイオマス供給地は、藻類をバイオマスとして供給する培養水槽である請求項１に記載のクラスター型オイル生産コンビナート。
【請求項３】
前記クラスターは
さらに油田、ガス田、工場、発電所など二酸化炭素を排出する施設である二酸化炭素排出施設と、
前記二酸化炭素排出施設から発生する二酸化炭素を収集し、各培養水槽に対して供給し、バイオマスの生産に利用するための二酸化炭素供給設備と、を有する
請求項２に記載のクラスター型オイル生産コンビナート。
【請求項４】
前記クラスターは、
前記培養水槽に、微細藻類をバイオマスとして養殖する微細藻類用水槽を有し、
前記二酸化炭素排出施設から発生する二酸化炭素を収集し、炭酸水素ナトリウムを生産する炭酸水素ナトリウム生産設備を二酸化炭素供給設備に代えて又は二酸化炭素供給設備に付加して備えた、
請求項３に記載のクラスター型オイル生産コンビナート。
【請求項５】
前記バイオダイジェスタは、
メタン発酵機能を失ったバイオマスである消化液を抽出する消化液抽出設備と、
消化液抽出設備で抽出された消化液を土地の緑化のための肥料とするための肥料生産設備と、を有する
請求項２から４のいずれか一に記載のクラスター型オイル生産コンビナート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コストメリット良くバイオマス原料からガス液化油を生成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、化石燃料である石油や、その石油から生成されるエチレンをはじめとする石油化学工業系の製品の利用によって人間社会の発展がなされてきた。しかし、その原油は、二酸化炭素を吸収した動植物性プランクトンが海中にしずみ長い年月をかけて堆積加圧されて生成された、あるいは元々地球内部にあった炭素が海中に湧出しやはり長い年月をかけて加圧濃集されて生成されたものであるため、埋蔵量に限りがあると考えられている。【０００３】
また、これら石油や石油化学工業系の製品は、燃焼の際に二酸化炭素や窒素酸化物、硫黄酸化物などを発生させ、これがオゾン層の破壊や大気汚染を招き、地球温暖化や酸性雨などの公害の原因になるとも言われている。そこで、現在、例えば各種植物や家畜の糞尿などのいわゆる「バイオマス」を原料として発生させたメタンガスからガス液化油を合成する技術などが提案されている。この技術においては、従来ガス田の天然ガスからガス液化油を生成するＧＴＬ（Gas To Liquids）プラントを利用することが検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２２４０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記ＧＴＬプラントを利用したバイオマス由来のメタンガスからのガス液化油生成するコンビナートには以下のような課題がある。すなわち、このＧＴＬプラントは大規模な工場施設を必要とするものであり、その設備投資費は膨大な金額となるが、それに見合う収益を上げるためにはガス液化油を大量に生産する必要がある。そして、そのためには、ガス液化油の原料となるメタンガスを発生させるための大量のバイオマスを集める必要がある。【０００６】
つまり、ＧＴＬプラントを利用してメタンガスからガス液化油を生成する場合、ＧＴＬプラントを中心とする広い範囲の地域を「ガス液化油を生成する機能領域であるコンビナート」として設定し、その地域内からバイオマスを集める必要がある。【０００７】
そして、バイオマスを発酵させメタンガスを発生させる施設（バイオダイジェスタ）がＧＴＬプラントの近くにある場合には、広範囲の機能領域内にあるバイオマスの供給地から、この「バイオダイジェスタ」へバイオマスが大量に輸送されることになる。しかしバイオマスは各種植物や家畜の糞尿などであり大量輸送には適していない。そのためバイオマスの輸送費が非常に高くかかってしてしまい、それが収益を圧迫することになる、という課題がある。【０００８】
一方、バイオマスの輸送費用を抑えるために、「バイオダイジェスタ」を広範囲の機能領域内に点在するバイオマス供給地近郊にそれぞれ配置し、各バイオダイジェスタで生成されたメタンガスをパイプラインで中央にあるＧＴＬプラントに輸送する場合には、パイプラインのコストメリットが見合わないことになる。つまり、パイプラインもＧＴＬプラントと同様に設備投資費が高く、その建設距離が伸びれば伸びるほどやはり収益を圧迫することになる、という課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するために、本発明は、設備投資費がＧＴＬプラントと比較して極めて安価で、小規模のガス液化油生産に好適なＧＴＬ装置であるマイクロリアクタを利用したガス液化装置を用いることとする。【００１０】
そしてそのガス液化装置とバイオダイジェスタをバイオマス供給地近郊であり、かつパイプライン建設のコストメリットの見合う範囲内に建設する。そして、パイプラインで結ばれたこのバイオダイジェスタやガス液化装置、そしてバイオマス供給地からなる機能領域を一つのクラスターとして、このクラスターを広域にわたって分散配置し、そのクラスター内で生成される生物由来の油をセンターとなる製油所に集約して製品を製造するクラスター型オイル生産コンビナートを提供する。【００１１】
具体的には、分散配置された機能領域であるクラスターから生物由来の油をセンターとなる製油所に集約して製品を製造するクラスター型オイル生産コンビナートであって、各クラスターは、バイオマスの供給地となるバイオマス供給地と、各バイオマス供給地に隣接して配置され、バイオマス供給地から供給されるバイオマスをメタン発酵させてメタンガスを生産する複数のバイオダイジェスタと、各バイオダイジェスタにて生産されるメタンガスを収集するためのパイプラインと、パイプラインで収集されたメタンガスからマイクロリアクタを用いてガス液化油を生産するガス液化装置と、ガス液化装置で生産されたガス液化油を移動運搬手段に積み込む積込設備と、を有することを特徴とする。【００１２】
また、製油所は前記各クラスターのガス液化装置で生産されたガス液化油を積載した移動運搬手段からガス液化油を受け入れる受入設備と、受入設備で受け入れたガス液化油を精製し、製品を製造するための精製装置と、を有することを特徴とする。【００１３】
また、上記構成を有するクラスター型オイル生産コンビナートにおいて、二酸化炭素で培養可能な藻類をバイオマスとして利用しても良い。具体的には、上記構成に加えて、前記バイオマス供給地が、藻類をバイオマスとして供給する培養水槽である第二のクラスター型オイル生産コンビナートを提供する。【００１４】
また上記藻類の培養水槽を油田やガス田、工場、発電所などの二酸化炭素排出施設の近くに設置し、その油田などから出る二酸化炭素を培養に利用するよう構成しても良い。具体的には、上記第二のシステムの構成に加えて、前記クラスターがさらに二酸化炭素を排出する施設である二酸化炭素排出施設と、前記二酸化炭素排出施設から発生する二酸化炭素を収集し、各培養水槽に対して供給し、バイオマスの生産に利用するための二酸化炭素供給設備と、を有する第三のクラスター型オイル生産コンビナートも提供する。【００１５】
あるいは、バイオマスをクロレラやミドリムシなどの微細藻類とし、油田などの二酸化炭素排出施設から収集する二酸化炭素（常温気体）を炭酸水素ナトリウム（常温固体）に変換して培養用に利用しても良い。具体的には、上記第三のシステムの構成に加えて、前記クラスターが、前記培養水槽に、微細藻類をバイオマスとして養殖する微細藻類用水槽を有し、前記二酸化炭素排出施設から発生する二酸化炭素を収集し、炭酸水素ナトリウムを生産する炭酸水素ナトリウム生産設備を二酸化炭素供給設備に代えて又は二酸化炭素供給設備に付加して備えた第四のクラスター型オイル生産コンビナートも提供する。【００１６】
また、これらバイオマスからメタンガスを生成するバイオダイジェスタを例えば砂漠などに設置し、その消化液を砂漠などの緑化のための肥料として利用できるような構成としても良い。具体的には、上記第二から第四のいずれかのシステムの構成に加えて、前記バイオダイジェスタが、メタン発酵機能を失ったバイオマスである消化液を抽出する消化液抽出設備と、消化液抽出設備で抽出された消化液を土地の緑化のための肥料とするための肥料生産設備と、を有する第五のクラスター型オイル生産コンビナートを提供する。
【発明の効果】
【００１７】
以上のような配置構成をとる本発明のコンビナートでは、極めて安価で、小規模処理に適したマイクロリアクタを利用したガス液化装置を用いることで、パイプラインの設置費用なども含めたコストメリットが見合う範囲内であるクラスター内に、バイオマス供給地、バイオダイジェスタ、ガス液化装置を配置しガス液化油を生産することができる。【００１８】
そして、いったん液体化されたガス液化油はタンクローリーやタンカーなど通常の石油用移動運搬手段を利用して好適な輸送費用で製油所に輸送し各種一次石油製品や二次石油製品を生産することができる。つまり、バイオマス由来のメタンガスを利用しても十分設備投資費を償却できるだけのガス液化油を生産し、一次石油製品や二次石油製品を生産することができ、そのシステム全体の石油製品の生産及び売上げによって十分設備投資費を償却し利益を上げることができる。【００１９】
また、バイオマスのメタン発酵によってできるリンや窒素などをふんだんに含む消化液を砂漠などの緑化のための肥料として利用できるようにもなる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施例１のクラスター型オイル生産コンビナートの一例を表す概念図
【図２】実施例１のクラスター型オイル生産コンビナートにおける配置構成の一例を表す図
【図３】実施例１のクラスターにおける配置構成の一例を表す図
【図４】実施例１の製油所における配置構成の一例を表す図
【図５】実施例１のバイオダイジェスタによるメタン発酵の一例を説明するための概念図
【図６】実施例１のガス液化装置でガス液化油を生産する際の反応処理の一例を説明するための図
【図７】実施例１の精製装置での製品製造の一例を説明するための概念図
【図８】実施例１のクラスターにおける製品の製造工程の一例を表すフローチャート
【図９】実施例１の製油所における製品の製造工程の一例を表すフローチャート
【図１０】実施例２のクラスターにおける配置構成の一例を表す図
【図１１】実施例３のクラスターにおける配置構成の一例を表す図
【図１２】実施例３のクラスターにおける配置構成の一例を表す図
【図１３】本件発明のクラスター型コンビナートと非クラスター型コンビナートの構成を比較するための図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。
【００２２】
なお、実施例１は、主に請求項１、２について説明する。また、実施例２は、主に請求項２、３について説明する。また、実施例３は、主に請求項４について説明する。また、実施例４は、主に請求項５について説明する。
【００２３】
≪実施例１≫
＜概要＞
図１は、本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートの一例を表す概念図である。この図にあるように、例えば、バイオマスの供給地（牧草地や農耕地など）が点在している地域内にメタンガスの発酵施設であるバイオダイジェスタを建設する。また、その地域内に、極めて小型であるため船の上でも設置可能なマイクロリアクタを利用したガス液化装置を建設し、これをパイプラインでバイオダイジェスタと結ぶ。そして、このガス液化装置やバイオダイジェスタが配置された機能領域を一つのクラスターとする。
【００２４】
さらに、このようなクラスターを広域にわたって分散配置し、そのクラスターで生産されたガス液化油をタンカーやタンクローリーなどでセンターとなる製油所に集約し、そこで石油製品を製造する、という具合である。
【００２５】
このように本実施例のクラスター型のオイル生産コンビナートでは、バイオマス供給地、およびバイオダイジェスタやガス液化装置などを、そのパイプラインの設備投資費も含めてコストメリットが見合うよう配置している。そして、そこで生成されたガス液化油をタンカーやタンクローリーで輸送費を抑えたうえでセンターの製油所に集約し、各種石油製品を製造することができる。
【００２６】
＜構成＞
図２から４は、本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートにおける配置構成の一例を表す図である。この図２にあるように、本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートは、機能領域である複数の「クラスター」（０２００）と、センターとなる「製油所」（０２１０）と、からなる。
【００２７】
（構成：クラスター）
「クラスター」とは、コンビナート内に広域にわたって分散配置された機能領域をいう。また各クラスターが分散される全体の範囲を示す「広域」とは、本件発明の効果を鑑みて、パイプラインの設備投資と生産されるガス液化油の利益とのバランスがとれない（設備費が利益で回収できない）程度の広さであることが好ましい。
【００２８】
また一つ一つの「クラスター」の広さは、具体的な面積や明示的な境界線などで示されるものでは無く、あくまで機能領域として下記の構成要件を備えその機能を実現する範囲で示される概念的な領域であるが、上記「広域」とは逆に、パイプラインの設備投資と本システム全体で生産されるガス液化油の利益とのバランスがとれる程度の広さであれば良い。
【００２９】
図３は、本実施例のクラスターにおける配置構成の一例を表す図である。この図にあるように、各「クラスター」（０３００）は、複数の「バイオマス供給地」（０３０１）と、そのバイオマス供給地に隣接して配置される複数の「バイオダイジェスタ」（０３０２）と、「パイプライン」（０３０３）と、「ガス液化装置」（０３０４）と、「積込設備」（０３０５）と、を有する。
【００３０】
「バイオマス供給地」（０３０１）とは、供給するバイオマスを取得可能な土地や施設などをいう。また「バイオマス」とは、各種細菌によるメタンの発酵処理の際に分解対象となる有機物をいい、例えば果物や野菜、魚類、肉類、またそれらを含む生ゴミや加工工場の廃棄物、エタノール発酵廃液、パーム油精製廃液、澱粉精製廃液、天然ゴム精製廃液、動物の糞尿、エレファングラス、スイッチグラス、ティフトンなどの草類、ミドリムシやクロレラ、藻類などの原生生物、あるいはこれらを含む汚泥などが挙げられる。
【００３１】
そして、これらバイオマスを加水分解菌、酸生成菌、メタン生成菌を充填した発酵槽に供給すると、まず加水分解菌によってバイオマスが加水分解される。そして加水分解によって生成された単糖類やグリセリン脂肪酸類、アミノ酸類が、酸生成菌によって酢酸やアルコールなどに合成変換される。そしてその酢酸やアルコールが、メタン生成菌によってメタンガスや二酸化炭素に合成変換される、という具合である。
【００３２】
そして上記のようなバイオマス供給地としては、例えば農耕地や牧草地などが挙げられる。また、実施例２以降で後述するように、菌類や藻類などを利用する場合にはその培養水槽や培養施設なども挙げられる。あるいは家畜／飼育動物の糞尿をバイオマスとして供給可能な家畜の飼育舎や動物園なども挙げられる。
【００３３】
そして、このようなバイオマス供給地で育成／培養され採集されるバイオマスが、例えばトラクターなどの移動運搬手段やベルトコンベアなどで積載運搬され、隣接するバイオダイジェスタに供給される、という具合である。
【００３４】
「バイオダイジェスタ」（０３０２）は、１つのクラスター内に複数配置されている。そしてさらに各バイオマス供給地に隣接して配置されており、バイオマス供給地から供給されるバイオマスをメタン発酵させてメタンガスを生産する機能を有することを特徴とする。
【００３５】
なお、図３に示すように１つのバイオダイジェスタは１個〜複数個のバイオマス供給地からのバイオマスの供給を受けるが、「隣接」とは、コストメリットの観点から、バイオマスの運搬／輸送費用が生産されるガス液化油の利益で償却されるのであれば、ある程度距離のある範囲であって良い。
【００３６】
図５は、バイオダイジェスタによるメタン発酵の一例を説明するための概念図である。この図にあるように、まずバイオダイジェスタでは、前処理としてバイオマスである例えばトウモロコシの芯などを含む原料が分別機にかけられ、混入している石などの異物が取り除かれる。その後、バイオマスがこのトウモロコシの芯のように固形物であれば、粉砕機にかけ水を加えてスラリー状にしても良い。あるいは、１〜１０ｍｍ程度に粉砕したトウモロコシの芯などをスラリー状の培地に投入してバイオマスとしても良い。あるいは粉砕などせず、そのままバイオマスとしても良い。
【００３７】
つづいて、例えば加水分解菌、酸生成菌、メタン生成菌を充填したメタン発酵槽に上記バイオマスであるトウモロコシの芯などを投入する。するとそれを発酵対象に、上記各菌が加水分解、酸生成、メタン生成を順次行いガスを派生させる。そして発生したガスから脱硫塔などを利用してメタンガスを抽出する、という具合である。
【００３８】
もちろん上記は一例であって、メタンガスを発酵するものであればその他工程や設備を有していたり、逆に上記工程や設備のいずれかが省略されていたりしてもよい。
【００３９】
そして、このバイオダイジェスタは、各バイオマス供給地に隣接して配置され、それらバイオマス供給地から供給されるバイオマスを原料に生成したメタンガスを、パイプラインを用いてガス液化装置に対して供給する。
【００４０】
「パイプライン」（０３０４）は、各バイオダイジェスタにて生産されるメタンガスを収集するための設備をいう。そして、パイプラインによる輸送はコンテナ輸送などと比較してガス状の原料を運送するのに適しているものの、前述の通りその配置費用はかなり高額なものとなる。そのため、前記バイオダイジェスタと後述するガス液化装置との距離が離れていると、ガス液化油の生産でパイプラインの建設費用が償却されない可能性が高く、ビジネスとして成立しにくい。
【００４１】
そこで本発明では、次に説明するガス液化装置を極めて安価で、小規模処理に適したマイクロリアクタを利用した装置とすることで、パイプラインの設置費なども含めたコストメリットが見合う範囲内であるクラスター内に、バイオマス供給地、バイオダイジェスタ、ガス液化装置を配置する、という具合である。
【００４２】
「ガス液化装置」（０３０５）は、パイプラインで収集されたメタンガスからマイクロリアクタを用いてガス液化油を生産する装置である。「マイクロリアクタ」とは、コンマ数ｍｍ〜数十ｃｍ程度の流路を複数設けた反応管を用いて反応を起こす装置をいい、その特徴は、極めて小型であるため安価であり、かつ小規模の反応処理に好適な点である。
【００４３】
このように安価で小規模処理に好適なマイクロリアクタを用いることでバイオダイジェスタ及びバイオマス供給地の近郊にこのガス液化装置を配置することができる。したがって前記バイオダイジェスタとの間を結ぶパイプラインの配置費用を償却可能な場所に配置し、機能領域であるクラスターを多数形成することができる。そして、その多数形成したクラスターのスケールメリットによって、ビジネス的に十分な利益を上げることができる。
【００４４】
そして、このマイクロリアクタで、メタンガスから液化油を合成する反応を起こしガス液化油を生産することができる。
【００４５】
図６は、このガス液化装置のマイクロリアクタでのガス液化油を生産する際の反応処理の一例を説明するための図である。この図６（ａ）にあるように、第一の流路にメタンガスから合成ガスを生成するための触媒Ａを充填し、そこに矢印αで示すようにメタンガスと水蒸気を供給する。また、その第一の流路に隣接平行する別の流路で熱反応を起こす。すると第一の流路内で吸熱反応が起こり、矢印βで示すように合成ガス（例えばＨ２／ＣＯ）が生成される。
【００４６】
つづいて図６（ｂ）に示すように、今度はその合成ガスを、合成ガスからガス液化油を生成するための触媒Ｂを充填した第二の流路に矢印βで示すように供給する。すると第二の流路内で触媒反応によって、矢印γで示すようにガス液化油が生産される。また、その触媒反応によって生じた熱は、第二の流路に隣接平行する別の流路の流水の潜熱で吸収する。
【００４７】
「積込設備」（０３０６）は、ガス液化装置で生産されたガス液化油を移動運搬手段に積み込む設備である。「移動運搬手段」とは、自身が移動することで油を運搬する移動体であって、例えばその運搬経路が陸路であればタンクローリー、海路であればタンカーなどが挙げられる。
【００４８】
そしてこの積込設備には、そのタンクローリーやタンカーなどの移動運搬手段にガス液化油を積み込むため、例えば移動運搬手段を収納し作業するための建屋が建設され、その中に作業用の足場が設けられている。そして建屋の上部から給油配管が足場に向けて配設され、足場の流量計測器を通して積込機器であるローディングアームに接続されている。
【００４９】
そして移動運搬手段にガス液化油を積み込む際には、移動運搬手段を建屋に収納し、足場から伸びるローディングアームを操作して移動運搬手段のタンクの積込口に給油配管を接続する。そして、給油配管を介してガス液化油を移動運搬手段に積み込む、という具合である。
【００５０】
このように各クラスターにおいて、タンクローリーやタンカーなどの移動運搬手段で運ぶことが困難な気体であるメタンガスから運搬容易で液体であるガス液化油に変換することで、その運搬費用を抑えて製油所まで運搬することができる。
【００５１】
なお、上記クラスターの各構成の説明はあくまで一例であり、さまざまな態様で実現できる。
【００５２】
（構成：製油所）
図４は、本実施例の製油所における配置構成の一例を表す図である。なお「製油所」とは、１から２以上のクラスターから前記生産したガス液化油を集約し製品を製造する機能を備え、本発明のクラスター型オイル生産コンビナートのセンターとなる設備をいう。
【００５３】
そして、この図４にあるように、「製油所」（０４１０）は、「受入設備」（０４１１）と、「精製装置」（０４１２）と、を有する。
【００５４】
「受入設備」（０４１１）とは、前記各クラスターのガス液化装置で生産されたガス液化油を積載した移動運搬手段からガス液化油を受け入れる設備をいう。具体的には、例えば、前述の積込設備と同様に、移動運搬手段を収納し作業するための建屋が建設され、その中に作業用の足場が設けられている。そして建屋の上部から集油配管が足場に向けて配設されローディングアームに接続されている。また集油配管のローディングアームと反対側にはポンプと集油タンクが接続されている。
【００５５】
そして移動運搬手段からガス液化油を受け入れる際には、移動運搬手段を建屋に収納し、足場からローディングアームを操作して移動運搬手段のタンクの排出口に集油配管を接続する。そして、集油配管を介してポンプによってガス液化油を移動運搬手段のタンクから集油タンクに受け入れる、という具合である。
【００５６】
「精製装置」（０４１２）は、受入設備で受け入れたガス液化油を精製し、製品を製造するための設備をいう。なお、「製品」とは、石油ガスやナフサ、灯油、軽油、あるいは重油やアスファルトなどの原油であるガス液化油から一次的に製造される石油製品のほか、これら一次石油製品から生産されるエチレン素材の製品や合成ゴム、ナイロンなどの二次的に製造される製品なども挙げられる。
【００５７】
図７は、この精製装置での製品製造の一例を説明するための概念図である。この図にあるように、精製装置は、たとえば多段式の蒸留塔で構成され、この蒸留塔内の最下層で前記受け入れられたガス液化油が加熱される。するとその蒸気が第一層まで上昇し、一方で沸点の高い成分は最下層に残る。そして、最下層に残った残油成分０７０１からなるガス液化油を集め、減圧蒸留することでワックスや重油などの一次石油製品を製造する。
【００５８】
また上昇し第一層に到達した蒸気はさらに加熱され、同様にさらに上層に行く蒸気とこの第一層に残って凝縮、液化するものに分離される。そしてこの第一層に残ったガス液化油０７０２から軽油（沸点２４０〜３５０℃）が製造される。また、第二層に残ったガス液化油０７０３から灯油（沸点１７０〜２５０℃）、第三層のガス液化油０７０４ではナフサ（沸点１８０℃以下）、そして最上層のガス液化油０７０５では石油ガス（沸点３０℃以下）がそれぞれ製造される、という具合である。
【００５９】
また、ここで製造された一次的な石油製品を、例えば触媒を充填した触媒層に通すことで接触改質などを行い高品質のガソリンを製造しても良いし、熱分解炉を通してエチレンなどの樹脂素材を製造しても良い。
【００６０】
＜製造工程＞
図８、９は、本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートにおける製品の製造工程の一例を表すフローチャートである。この図８にあるように、まず各クラスター内のバイオマス供給地となる農耕地や牧草地などの複数のバイオマス供給地に隣接して配置されたバイオダイジェスタにおいて、「メタンガス生成ステップ」（Ｓ０８０１）を実行する。メタンガス生成ステップでは、バイオマス供給地から供給されるバイオマスをメタン発酵させてメタンガスを生産する。つづいて、「メタンガス収集ステップ」（Ｓ０８０２）を実行する。メタンガス収集ステップでは、前記各バイオダイジェスタにて生産されるメタンガスをパイプラインを介して収集する。そして「ガス液化油生産ステップ」（Ｓ０８０３）を実行する。ガス液化油生産ステップでは、前記パイプラインで収集されたメタンガスからマイクロリアクタを用いてガス液化油を生産する。そして「積込ステップ」（Ｓ０８０４）を実行する。この積込ステップでは、前記生産されたガス液化油を移動運搬手段に積込設備にて積み込む。
【００６１】
そして移動運搬手段によって、上記各クラスターにて生産されたガス液化油が製油所に対して運搬される。
【００６２】
つづいて図９にあるように、製油所において「受入ステップ」（ステップＳ０９１１）を実行する。この受入ステップでは、前記各クラスターで生産されたガス液化油を積載した移動運搬手段からガス液化油を受入設備にて受け入れる。そして最後に「製品製造ステップ」（ステップＳ０９１２）を実行する。この受入ステップでは、前記受け入れたガス液化油を精製し、一次石油製品や二次石油製品を製造する、という具合である。
【００６３】
＜クラスターの設計装置＞
また上記「クラスター」を設計するため、以下のような設計装置を利用しても良い。具体的には、ガス液化装置における単位時間当たりメタンガスの処理量及びガス液化油生産量と、製油所における単位時間当たりのガス液化油の処理量及び製品生産量、またその位置情報などを取得する。そして製油所の「ガス液化油の処理量」とガス液化装置の「ガス液化油生産量」からガス液化装置の個数、つまり広域に配置されるクラスターの個数を仮算出する。
【００６４】
つづいてバイオマス供給地のバイオマス供給量と、その供給地近郊に配置されるバイオダイジェスタにおける供給されるバイオマスによる単位時間当たりのメタンガス生産量及びその位置情報を取得する。そして、前記取得してあるガス液化装置の「メタンガスの処理量」とバイオダイジェスタの「メタンガス生産量」から、上記算出された個数の各クラスターを構成するバイオダイジェスタの割当を仮決定する。
【００６５】
そして、各クラスターに含まれるバイオダイジェスタの位置情報から、ガス液化装置へのパイプラインの建設費用や、ガス液化装置から製油所へのガス液化油の運搬費用などを算出し、その総費用を前記「見込収益」と比較する。また、ガス液化装置に利用される「マイクロリアクタの建設費用（×クラスター数）」を取得し、製油所の製品生産量から算出される「見込収益」と比較して収益がプラスに維持できるか判断する。そして収益がプラスに維持できないようであれば、その位置情報を利用して別のバイオダイジェスタを当該クラスターに割り当てる。
【００６６】
このように、マイクロリアクタを利用するガス液化装置における単位時間当たりメタンガスの処理量及びガス液化油生産量を基本として、製油所における単位時間当たりのガス液化油の処理量及び製品生産量、またその見込収益、そしてバイオマス供給地のバイオマス供給量と、その供給地近郊に配置されるバイオダイジェスタにおける供給されるバイオマスによる単位時間当たりのメタンガス生産量及びその位置情報、そしてその配置によるパイプラインの建設コスト、あるいはガス液化油の移動運搬手段による輸送コストなどを勘案し、収益をプラスに維持できるよう各クラスターに含まれるバイオダイジェスタやガス液化装置を設計する、という具合である。
【００６７】
＜効果の簡単な説明＞
以上のように、本実施例のクラスター型のオイル生産コンビナートでは、バイオマス供給地やバイオダイジェスタ、ガス液化装置を、パイプラインの設備投資費も含めてそのコストメリットを見合う範囲内であるクラスター内に配置することができる。そして、そこで生成されたガス液化油をセンターの製油所に集約し、各種石油製品を製造することで、システム全体の石油製品の生産及び売上げによって十分設備投資費を償却し利益を上げることができる。
【００６８】
（大型のガス液化装置を利用するコンビナートとの比較）
ここで、上記本実施例のクラスター型のオイル生産コンビナートの効果について、図１３を用いて大型のガス液化装置を利用する非クラスター型のコンビナートと比較しながら詳細に説明する。図１３（ａ）にあるように、非クラスター型コンビナートでは、大型のガス液化装置と製油所が中央に隣接配置され、各地のバイオダイジェスタで生成されたメタンガスをタンクローリーやパイプラインによって中央の大型のガス液化装置に運搬する構成となっている。なお、パイプラインは例えば１ｋｍ当たりの建設費用が１億円という具合に費用がかかるため、ここではタンクローリーを用いてメタンガスを運搬することとする。
【００６９】
そして、バイオダイジェスタｎ個の建設費用を「Ｂ円×ｎ」、タンクローリーによるメタンガスの運搬費用を、その運搬往復回数をｍ１として「Ｔ円×ｍ１」、大型のガス液化装置の建設費用を「Ｇ円」、製油所の建設費用を「Ｅ円」とする。すると、トータルの費用Ｑ１は、「Ｑ１＝Ｂｎ＋Ｔｍ１＋Ｇ＋Ｅ」となる。
【００７０】
一方、図１３（ｂ）にあるように、本発明のクラスター型コンビナートでは、マイクロリアクタ（小型のガス液化装置）とバイオダイジェスタが隣接配置されパイプラインで結ばれている。そしてマイクロリアクタで生成されたガス液化油をタンクローリーによって中央の製油所に運搬する構成となっている。
【００７１】
そして、同様にバイオダイジェスタｎ個の建設費用を「Ｂ円×ｎ」、マイクロリアクタｒ個（ｎ≧ｒ）の建設費用を「Ｍ円×ｒ」、タンクローリーによるメタンガスの運搬費用を、その運搬往復回数をｍ２として「Ｔ円×ｍ２」、製油所の建設費用を「Ｅ円」とする。すると、トータルの費用Ｑ２は、「Ｑ２＝Ｂｎ＋Ｍｒ＋Ｔｍ２＋Ｅ」となる。
【００７２】
したがって、その差分Ｑ１−Ｑ２は、「Ｔ（ｍ１−ｍ２）＋（Ｇ−Ｍｒ）」となる。ここで項「Ｔ（ｍ１−ｍ２）」について考えると、非クラスター型のコンビナートでは気体であるメタンガスを運搬し、本件発明のクラスター型のコンビナートでは液体であるガス液化油を運搬する。そしてメタンガスの気体と液体の圧縮率は、１ｍｏｌ＝２２．４ｌで、気体の密度が７１７ｇ／立方メートル、液体の密度が４１５０００ｇ／立法メートルであることから、およそ５００倍以上の圧縮率となる。したがってメタンガスを気体で運搬する非クラスター型のコンビナートの場合、本件クラスター型の５００倍の運搬回数が必要なことになる。したがって例えばタンクローリーによる１００ｋｍ１回当たりの運搬費用が５万円とすると、２５００万円のコストダウンとなる。
【００７３】
続いて、項「Ｇ−Ｍｒ」について考えると、例えば生産量を１００万トン／年規模の大型（マイクロリアクタを用いない）のガス液化装置の設備コストを１０００億円、また生産量を４万トン／年規模のマイクロリアクタを利用した小型の（本発明の）ガス液化装置が１０億円とすると、小型のガス液化装置の配置数を１００個以下のｒ個にすることで１０億×（１００−ｒ）円のコストダウンとすることができる。なお、上述の通り大型のガス液化装置の生産量が１００万トン／年、小型のガス液化装置の生産量が４万トン／年であるので、本発明ではその個数ｒは２５個以上とすれば大型のガス液化装置と同程度以上のガス液化油の生産を行うことができる。
【００７４】
また、非クラスター型のコンビナートにおいて気体であるメタンガスを運搬する手段をパイプラインとした場合、パイプライン１本当たりの建設費用を１ｋｍ当たり１億円、また平均総距離を１００ｋｍとした場合、「１００億円×ｎ」（ｎ：バイオダイジェスタの配置数）となり、このパイプラインの減価償却が困難であることが分かる。
【００７５】
また、逆に上述のコストダウン分、小型のガス液化装置で生産されたガス液化油の運搬費用をかけることもできる。つまり小型のガス液化装置を配置する距離を製油所からより遠い位置で、例えばバイオマスを供給し易い土地などに配置することもできる。
【００７６】
≪実施例２≫
＜概要＞
本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートでは、バイオマスとして例えばミドリムシなどの藻類を利用することを特徴とする。また、藻類は二酸化炭素の供給によって増殖するため、その藻類の培養水槽（バイオマス供給地）に対して、例えば油田やガス田での石油・ガス採掘時に出る二酸化炭素を収集し、それを培養水槽に供給する設備を備えるよう構成しても良い。
【００７７】
このような設備を備えることで、地球温暖化の一因とも指摘されている二酸化炭素を有効に利用するとともに、生物由来のガス液化油の生産を行うことができる。
【００７８】
＜構成＞
図１０は、本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートのクラスターにおける配置構成の一例を表す図である。なお、図示していないが、本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートは、上記実施例と同様に、複数の「クラスター」と、センターとなる「製油所」と、からなる。そして、この図１０に示すように「クラスター」（１０００）は、「バイオダイジェスタ」（１００２）と、「パイプライン」（１００３）と、「ガス液化装置」（１００４）と、「積込設備」（１００５）と、を有する。
【００７９】
なお、これらクラスターや製油所、またクラスターを構成するバイオダイジェスタやパイプライン、ガス液化装置や積込設備などは、上記実施例１ですでに記載済みであるのでその説明は省略する。
【００８０】
そして、図１０に示すように、本実施例のクラスターは、上記実施例１の複数の「バイオマス供給地」として、複数の「培養水槽」（１００１）を有することを特徴とする。また、さらに「油田／ガス田」（１００６）などの二酸化炭素排出施設と、「二酸化炭素供給設備」（１００７）を有していてもよい。
【００８１】
「培養水槽」（１００１）は、バイオマスとして供給するための藻類を培養する機能を備えた水槽である。なお、「藻類」とは、光合成を行う生物であって、そのうちコケ植物、シダ植物、種子植物、および光合成細菌を除く生物をいい、例えば藍藻類（藍色細菌）やクラミドモナス、アミミドロ、クロレラ、プラシノ藻、アオサ、クロミスタ、珪藻、渦鞭毛虫（渦鞭毛藻）、クロララクニオン、ミドリムシなどが挙げられる。
【００８２】
また、藻類を培養するための水槽の構造や培養技術などについては周知であるので説明は省略する。
【００８３】
また、前述の通り藻類は二酸化炭素をその培養水槽中に供給されることで光合成を行い増殖する。そこで、バイオダイジェスタでのメタン発酵時に出る二酸化炭素を培養水槽に還元して藻類の培養を行うようにしても良い。
【００８４】
しかも、通常の大気よりも二酸化炭素濃度の高い、ガス田や油田などから排出される排気ガスのほうがその増殖率を高くすることができる。そこで、本実施例のクラスターは、この培養水槽に二酸化炭素を高濃度で含む排気ガスを供給するため、さらに油田／ガス田などの「二酸化炭素排出施設」と「二酸化炭素供給設備」を備えていても良い。
【００８５】
「二酸化炭素排出施設（油田／ガス田など）」（１００６）は、施設の処理や作業に伴い二酸化炭素を排出する施設であって、例えば油田であれば、石油の採掘の際に随伴ガスとしてメタンガスや二酸化炭素などを含む排気ガスが発生し、燃焼消化されている。あるいはガス田では、液化天然ガス生産のための液化処理時に採掘ガスに含まれる二酸化炭素を予め分離している。そこで、この二酸化炭素を前記培養水槽の藻類の培養のえさとして収集する、という具合である。
【００８６】
また、二酸化炭素排出施設は施設での処理や作業に伴い二酸化炭素を高濃度に含む排気ガスを排出する施設であれば、油田やガス田のほかエタノール発酵工場やセメント製造工場、製紙工場などの各種工場や発電所などであっても良い。
【００８７】
「二酸化炭素供給設備」（１００７）は、前記二酸化炭素排出施設から発生する二酸化炭素を収集し、各培養水槽に対して供給する設備をいう。なお、この二酸化炭素は常温でガス状態であるため、各培養水槽への供給は、ガスの運搬に好適なパイプラインが望ましい。したがって、二酸化炭素供給設備と培養水槽は、パイプラインのコストメリットを鑑みて近くに配置されることが好ましい。また、本実施例において、バイオダイジェスタのメタン発酵で発生する二酸化炭素も同様に収集し、二酸化炭素供給設備から培養水槽に供給するよう構成しても良い。
【００８８】
＜効果の簡単な説明＞
以上のように本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートでは、地球温暖化の一因とも指摘されている二酸化炭素をバイオマス原料の培養に有効利用するとともに、そのバイオマス原料によるメタンガスからガス液化油の生産を行うことができる。
【００８９】
≪実施例３≫
＜概要＞
本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートでは、バイオマスとしてクロレラなどの微細藻類を利用する。そして微細藻類は、培養のためのえさとして、常温で固体の炭酸水素ナトリウムを摂取する。そこで本実施例では、例えば油田やガス田での石油・ガス採掘時に出る常温で気体の二酸化炭素を収集し、それを固体の炭酸水素ナトリウムに変換して微細藻類用水槽に対して供給することを特徴とする。
【００９０】
このような設備を備えることで、上記実施例２と同様に、地球温暖化の一因とも指摘されている二酸化炭素を有効に利用するとともに、生物由来のガス液化油の生産を行うことができる。
【００９１】
また、常温で気体の二酸化炭素と比較して、固体の炭酸水素ナトリウムは運搬費用を抑えることができる、あるいは運搬距離を長くすることができる（油田／ガス田などの二酸化炭素排出施設と微細藻類用水槽との距離を長くすることができる）。したがって、本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートは、さらにコストメリットを向上させ利益を上げることができる。
【００９２】
＜構成＞
図１１は、本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートのクラスターにおける配置構成の一例を表す図である。なお、図示していないが、本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートは、上記実施例と同様に、複数の「クラスター」と、センターとなる「製油所」と、からなる。そして、この図１１に示すように「クラスター」（１１００）は、「培養水槽」（１１０１）と、「バイオダイジェスタ」（１１０２）と、「パイプライン」（１１０３）と、「ガス液化装置」（１１０４）と、「積込設備」（１１０５）と、「油田／ガス田」（１１０６）などの二酸化炭素排出施設と、を備える。また図示しない「二酸化炭素供給設備」を備えていても良い。また、二酸化炭素排出施設であれば前述のように油田／ガス田に替えて図示しない「各種工場」や「発電所」などであっても良い。
【００９３】
なお、これらクラスターや製油所、またクラスターを構成するバイオダイジェスタやパイプライン、ガス液化装置や積込設備、また油田／ガス田などの二酸化炭素排出施設や二酸化炭素供給設備などは上記実施例１や２ですでに記載済みであるのでその説明は省略する。
【００９４】
そして、図１１に示すように、本実施例のクラスターは、培養水槽に「微細藻類用水槽」（１１０７）を有し、また図示しない二酸化炭素供給設備に代えて、または二酸化炭素供給設備に付加して「炭酸水素ナトリウム生産設備」（１１０８）をさらに有することを特徴とする。
【００９５】
「微細藻類用水槽」（１１０７）は、クロレラなどの微細藻類をバイオマスとして養殖する水槽をいう。なお、「微細藻類」とは、マイクロアルジェ（microalgae）とも呼ばれ、単細胞を単位生命体とし、葉緑素を有することで光合成を行い大気中の二酸化炭素を固定して酸素を生成しながら増殖する生物をいい、例えばミドリムシやクロレラ、珪藻、スピルリナ、ヘマトコッカスなどが挙げられる。
【００９６】
そしてこのような微細藻類を養殖するための水槽の構造や培養技術などについても周知であるので説明は省略する。また、培養水槽の一部を微細藻類用水槽としても良いし、全てを微細藻類用水槽としても良い。そして、この微細藻類用水槽に炭酸水素ナトリウムを供給して培養した場合、１日で１ヘクタール当たりの培養量（乾燥重量）が３０００トンになることもあり、非常に生産効率が高い。
【００９７】
「炭酸水素ナトリウム生産設備」（１１０８）は、前記油田又はガス田から発生する二酸化炭素を収集し、炭酸水素ナトリウムを生産する設備をいう。この収集した二酸化炭素から炭酸水素ナトリウムを生産する方法は特に限定しないが、例えば、水酸化ナトリウム溶液を、塩化ナトリウム溶液の電気分解処理などで予め用意し、そこに二酸化炭素を混入し反応させることで生産する方法が挙げられる。
【００９８】
あるいは、ソルベー法（アンモニアソーダ法）を用いて二酸化炭素から炭酸水素トリウムを生産する方法も挙げられる。具体的には、アンモニアと食塩を溶かした溶液を用意し、そこに二酸化炭素を混入し反応させることで炭酸水素ナトリウムを生産する、という具合である。
【００９９】
＜効果の簡単な説明＞
以上のように本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートでは、バイオマスとしてクロレラなどの微細藻類を利用し、またその培養のえさとして油田などからの排気ガスに含まれる二酸化炭素から生産される炭酸水素ナトリウムを利用することができる。
【０１００】
したがって、地球温暖化の一因とも指摘されている二酸化炭素を有効に利用するとともに、生物由来のガス液化油の生産を行うことができる。
【０１０１】
また、クロレラなどの微細藻類の培養えさとして微細藻類用水槽に投入される炭酸水素ナトリウムは常温で固体であるので、常温で気体の二酸化炭素と異なり、微細藻類用水槽までの運搬費用を抑えることができる。あるいは運搬距離を長くすることができる。
【０１０２】
≪実施例４≫
＜概要＞
本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートでは、ミドリムシや藻（クロレラなど）によるメタン発酵の残滓であるリンや窒素などの栄養素を多く含む消化液を、例えば砂漠などに散布して緑化を行うことを特徴とする。
【０１０３】
＜構成＞
図１２は、本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートのクラスターにおける配置構成の一例を表す図である。なお、図示していないが、本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートは、上記実施例と同様に、複数の「クラスター」と、センターとなる「製油所」と、からなる。そして、この図１２に示すように「クラスター」（１２００）は、「培養水槽」（１２０１）と、「バイオダイジェスタ」（１２０２）と、「パイプライン」（１２０３）と、「ガス液化装置」（１２０４）と、「積込設備」（１２０５）と、を有する。また、図示していないが、「油田／ガス田」や「二酸化炭素供給設備」、あるいは「微細藻類用水槽」や「炭酸水素ナトリウム生産設備」などを備えていても良い。また、前述のように油田／ガス田に替えて図示しない「各種工場」や「発電所」などであっても良い。
【０１０４】
なお、これらクラスターや製油所、またクラスターを構成する培養水槽やバイオダイジェスタやパイプライン、ガス液化装置や積込設備、また油田／ガス田や二酸化炭素供給設備、微細藻類用水槽、炭酸水素ナトリウム生産設備などは上記実施例ですでに記載済みであるのでその説明は省略する。
【０１０５】
そして、本実施例の特徴点は、バイオダイジェスタが、「消化液抽出設備」（１２０６）と、「肥料生産設備」（１２０７）と、を有することを特徴とする。
【０１０６】
「消化液抽出設備」（１２０６）は、メタン発酵機能を失ったバイオマスである消化液を抽出する設備をいう。この消化液の抽出は、例えばメタン発酵後の培養水槽や微細藻類用水槽内に残っている液をそのまま抽出する方法や、分離器にかけて栄養分を多く含むものを抽出する構成としても良い。そして、この消化液には、窒素、燐酸、カリなどの栄養成分が多く含まれているため、緑化の際の好適な肥料として利用できる。
【０１０７】
「肥料生産設備」（１２０６）は、消化液抽出設備で抽出された消化液を土地の緑化のための肥料とするための設備をいう。具体的には、抽出した消化液の液状のまま緑化をしたい土地に散布する散布機や、消化液を粉末状に変換する粉末肥料精製装置などを含むと良い。そして、消化液には、窒素、燐酸、カリなどの栄養成分が多く含まれているため、緑化の際の好適な肥料として利用できる、という具合である。
【０１０８】
特に、海上のほか主に砂漠に配置される油田において、バイオダイジェスタをその砂漠内に配置することで、メタン発酵の消化液から作られる肥料をその場で散布することができる。したがって消化液の運搬コストを抑えることができる。
【０１０９】
また、砂漠にこれら培養水槽やバイオダイジェスタ、ガス液化装置を含むクラスターを配置する場合、砂漠は雨が降りにくいため、培養水槽を屋内に入れなくとも水槽内の水が（降水で）あふれ出すことが無い、という効果もある。
【０１１０】
また、消化液抽出設備で抽出した消化液は前述の通り窒素、燐酸、カリなどの栄養成分が多く含まれ、植物や原生生物のえさとして好適である。そこでこのようなバイオマスを培養するための培養水槽にその消化液を供給するよう構成しても良い。
【０１１１】
＜効果の簡単な説明＞
以上のように、本実施例のクラスター型オイル生産コンビナートによって、ガス液化油の生産過程で出るメタン発酵時の消化液を利用して緑化を図ることができる。
【符号の説明】
【０１１２】
０３００  クラスター
０３０１  バイオマス供給地
０３０２  バイオダイジェスタ
０３０３  パイプライン
０３０４  ガス液化装置
０３０５  積込設備
０４１０  製油所
０４１１  受入設備
０４１２  精製装置
【図１】
2012046290.tif 000003
【図２】
2012046290.tif 000004
【図３】
2012046290.tif 000005
【図４】
2012046290.tif 000006
【図５】
2012046290.tif 000007
【図６】
2012046290.tif 000008
【図７】
2012046290.tif 000009
【図８】
2012046290.tif 000010
【図９】
2012046290.tif 000011
【図１０】
2012046290.tif 000012
【図１１】
2012046290.tif 000013
【図１２】
2012046290.tif 000014
【図１３】
2012046290.tif 000015
【国際調査報告】
2012046290.tif 000016
2012046290.tif 000017