(57)【要約】【課題】バイオマスをガス化し、低圧でメタノールを合成して効率的にメタノールを製造することが可能なバイオマスからのメタノール製造方法を提供する。【解決手段】バイオマスＳをガス化するとともに、バイオマスガスＧ１をガスタンク２に一時的に貯蔵する。そして、ガスタンク２に設けられた洗浄装置４で洗浄液ＷをバイオマスガスＧ１中に散布し、バイオマスガスＧ１を洗浄液Ｗと接触させ、バイオマスガスＧ１からメタノール合成に不要な成分を洗浄液Ｗに溶解させて除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスからメタノールを製造する方法であって、
前記バイオマスをガス化するとともに、バイオマスガスを洗浄液と接触させ、前記バイオマスガスからメタノール合成に不要な成分を前記洗浄液に溶解させて除去するようにしたことを特徴とするバイオマスからのメタノール製造方法。
【請求項２】
請求項１記載のバイオマスからのメタノール製造方法において、
前記バイオマスガスをガスタンクに貯蔵するとともに、前記ガスタンクに設けられた洗浄装置で前記洗浄液を前記バイオマスガス中に散布することを特徴とするバイオマスからのメタノール製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマスを原料としてメタノールを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油の代替エネルギーとして、例えば草木や紙ごみなどの再生可能なバイオマス（原料）をガス化し、このバイオマスガス成分の一酸化炭素と水素を合成して液体燃料のメタノールを製造することが注目されている。
【０００３】
この種のメタノールの製造では、例えば図４に示すように、ガス化装置１を用いてバイオマスＳをガス化するとともにバイオマスガスＧ１をガスタンク２に一時的に貯蔵する。ついで、メタノール合成装置３にバイオマスガスＧ１を導入するとともに、１５０〜３００℃程度の高温且つ１００気圧程度の高圧下で、触媒によってバイオマスガスＧ１中の一酸化炭素と水素の合成反応を生じさせ、メタノールガスを生成するとともに、このメタノールガスを冷却して液体燃料のメタノールＭを製造している（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−１３２７３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、例えばバイオマスガスからメタノールを合成するメタノール合成装置を小型化するとともに、労働安全衛生法上の圧力容器にならないように、且つ高圧運転ではポンプなどの設備的な負担が大きくなるため、例えば１０気圧以下の低圧でメタノール合成を行うことが求められている。
【０００５】
しかしながら、このように低圧でメタノール合成を行う場合には、メタノールの収率、すなわち一酸化炭素と水素のメタノールへの転換率が低くなり、メタノール合成ひいてはメタノールの製造の効率が低下するという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑み、バイオマスをガス化し、低圧でメタノールを合成して効率的にメタノールを製造することが可能なバイオマスからのメタノール製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【０００８】
本発明のバイオマスからのメタノール製造方法は、バイオマスからメタノールを製造する方法であって、前記バイオマスをガス化するとともに、バイオマスガスを洗浄液と接触させ、前記バイオマスガスからメタノール合成に不要な成分を前記洗浄液に溶解させて除去するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
この発明においては、バイオマスをガス化したバイオマスガスを洗浄液と接触させることにより、バイオマスガス中のメタノール合成に不要な成分を洗浄液に溶解させて除去することができる。すなわち、例えばバイオマスガスには、メタノール合成に要する一酸化炭素と水素に加え、二酸化炭素とエチレンが２０〜３０％の割合で含まれている。そして、一酸化炭素及び水素の水に対する溶解度が低いのに対し、二酸化炭素とエチレンの水に対する溶解度が高いため、バイオマスガスを水と接触させることにより、二酸化炭素とエチレンを選択的に水に溶解させて除去することが可能になる。このため、一酸化炭素と水素の合成反応を生じさせるために加圧する際に、二酸化炭素とエチレンを除去していない従来のバイオマスガスに対し、メタノール合成に必要な一酸化炭素と水素の分圧を２〜３割高めることが可能になる。これにより、メタノール合成時の圧力を２〜３割低くしても同じメタノール合成の効率を得ることが可能になり、低圧下で効率的にメタノールの合成反応を生じさせることが可能になる。
【００１０】
また、本発明のバイオマスからのメタノール製造方法においては、前記バイオマスガスをガスタンクに貯蔵するとともに、前記ガスタンクに設けられた洗浄装置で前記洗浄液を前記バイオマスガス中に散布することが望ましい。
【００１１】
この発明においては、洗浄装置でガスタンクに貯蔵したバイオマスガス中に洗浄液を散布することにより、確実にバイオマスガスと洗浄液を接触させて、不要な成分を除去することが可能になる。また、ガスタンクの底部に溜まった洗浄液をバイオマスガスと接触するように散布し、再度ガスタンクの底部に溜まった洗浄液を散布して、洗浄液を循環させることも可能になり、効率的にバイオマスガスから不要な成分を除去することが可能になる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のバイオマスからのメタノール製造方法によれば、バイオマスをガス化したバイオマスガスを洗浄液と接触させて、二酸化炭素とエチレンなどの不要な成分を除去することが可能になる。これにより、メタノール合成時の圧力を不要な成分の割合の分だけ低くしても同じメタノール合成の効率を得ることができ、低圧で効率的にメタノールの合成反応を生じさせることが可能になる。よって、低圧で効率的にメタノールを製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係るバイオマスからのメタノール製造方法について説明する。本実施形態は、バイオマスをガス化するとともに、バイオマスガス中の一酸化炭素と水素を合成して液体燃料のメタノールを製造する方法に関し、特に、低圧で効率的にメタノール合成を行うことを可能にしたバイオマスからのメタノール製造方法に関するものである。
【００１４】
本実施形態のバイオマスからのメタノール製造方法は、図１に示すように、例えば草木や紙ごみなどのバイオマスＳをガス化装置１に供給するとともに、このガス化装置１でバイオマスＳをガス化する。
【００１５】
ここで、図２は、各種バイオマスＳをガス化装置１でガス化して生成されたバイオマスガスＧ１の成分例を示している。この図に示すように、各種バイオマスＳをガス化すると、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、メタン（ＣＨ４）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、二酸化炭素（ＣＯ２）を主要成分としたバイオマスガスＧ１が生成される。また、バイオマスガスＧ１には、メタノール合成に要する一酸化炭素と水素とともに、メタノール合成に不要な二酸化炭素とエチレン（不要な成分）が２０〜３０％程度の割合で含まれている。
【００１６】
このようにガス化装置１で生成したバイオマスガスＧ１は、ガスタンク２に一時的に貯蔵される。また、本実施形態のガスタンク２には、図１に示すように、給水口２ａと排水口２ｂとが設けられ、給水口２ａから供給した水（洗浄液）ＷがバイオマスガスＧ１とともに収容されている。さらに、ガスタンク２の底部に溜まった水Ｗを、ポンプ４ａの駆動とともにガスタンク２の上部側に設けた散水ノズル２ｂからバイオマスガスＧ１中に散布する洗浄装置４が設けられている。そして、この洗浄装置４で水ＷをバイオマスガスＧ１中に散布し、バイオマスガスＧ１と水Ｗを接触させることによって、バイオマスガスＧ１中から二酸化炭素とエチレンを除去する。
【００１７】
ここで、図３は、大気圧における水Ｗへの一酸化炭素、水素、メタン、エチレン、二酸化炭素の溶解度を示している。この図から、一酸化炭素と水素とメタンの溶解度が低いのに対し、二酸化炭素とエチレンの溶解度が高いことが分かる。このため、ガスタンク２に貯蔵したバイオマスガスＧ１中に洗浄装置４で水Ｗを散布すると、一酸化炭素と水素がバイオマスガスＧ１（Ｇ２）中に残り、二酸化炭素とエチレンが水Ｗに溶解して除去される。また、散布した水Ｗがガスタンク２の底部に溜まり、この水Ｗを順次散水ノズル４ｂからバイオマスガスＧ１中に散布して循環させることで、確実にバイオマスガスＧ１中の二酸化炭素とエチレンが除去されてゆく。このようにバイオマスガスＧ１から二酸化炭素とエチレンを除去することで、バイオマスガスＧ２中の一酸化炭素と水素の濃度が相対的に高まることになる。
【００１８】
ついで、二酸化炭素とエチレンを除去したバイオマスガスＧ２をガスタンク２からメタノール合成装置３に送り、バイオマスガスＧ２中の一酸化炭素と水素の合成反応を生じさせてメタノールＭを生成する。このメタノール合成装置３は、例えば銅・亜鉛系の触媒を充填したメタノール合成部と、このメタノール合成部で生成したメタノールガスを冷却する冷却部とを備えており、例えば１５０〜３００℃の高温にしたメタノール合成部に、加圧したバイオマスガスＧ２を導入すると、バイオマスガスＧ２中の一酸化炭素と水素の合成反応が生じてメタノールガスが生成される。さらに、生成したメタノールガスを冷却部に導入して冷却することにより、液体燃料のメタノールＭが製造される。
【００１９】
ここで、本実施形態においては、２０〜３０％程度を占める二酸化炭素とエチレンを除去したバイオマスガスＧ２をメタノール合成装置３で処理する。このため、一酸化炭素と水素の合成反応を生じさせるために加圧する際に、二酸化炭素とエチレンを除去していない従来のバイオマスガスＧ１に対し、メタノール合成に必要な一酸化炭素と水素の分圧が２〜３割高まることになる。言い換えれば、メタノール合成時の圧力を２〜３割低くしても同じメタノール合成効率が維持されることになる。
【００２０】
これにより、メタノール合成装置３を小型化し、労働安全衛生法上の圧力容器にならないように例えば１０気圧以下の低圧運転を行っても、メタノールＭの収率（一酸化炭素と水素のメタノールＭへの転換率）が低下することはなく、効率的に液体燃料のメタノールＭが製造されることになる。
【００２１】
したがって、本実施形態のバイオマスからのメタノール製造方法においては、バイオマスＳをガス化したバイオマスガスＧ１を洗浄液（水）Ｗと接触させることにより、バイオマスガスＧ１中のメタノール合成に不要な成分（二酸化炭素やエチレン）を洗浄液Ｗに溶解させて選択的に除去することが可能になる。そして、一酸化炭素と水素の合成反応を生じさせるために加圧する際に、二酸化炭素とエチレンを除去していない従来のバイオマスガスＧ１に対し、メタノール合成に必要な一酸化炭素と水素の分圧を２〜３割高めることが可能になる。これにより、メタノール合成時の圧力を２〜３割低くしても同じメタノール合成の効率を得ることが可能になり、低圧下で効率的にメタノールＭの合成反応を生じさせることが可能になる。よって、低圧で効率的にメタノールＭを製造することが可能になる。
【００２２】
また、ガスタンク２に貯蔵したバイオマスガスＧ１中に洗浄装置４を用いて洗浄液Ｗを散布することにより、確実にバイオマスガスＧ１と洗浄液Ｗを接触させて、不要な成分を除去することが可能になる。さらに、ガスタンク２の底部に溜まった洗浄液ＷをバイオマスガスＧ１と接触するように散布し、再度ガスタンク２の底部に溜まった洗浄液Ｗを散布して、洗浄液Ｗを循環させることも可能になり、効率的にバイオマスガスＧ１から不要な成分を除去することが可能になる。
【００２３】
以上、本発明に係るバイオマスからのメタノール製造方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、ガスタンク２に貯蔵したバイオマスガスＧ１中に、洗浄装置４を用いて洗浄液Ｗを散布することによって、バイオマスガスＧ１と洗浄液Ｗとを接触させ、バイオマスガスＧ１中の不要な成分を除去するものとして説明を行ったが、必ずしも本実施形態の洗浄装置４を用いてバイオマスガスＧ１と洗浄液Ｗとを接触させることに限定しなくてもよく、例えばガスタンク２に貯蔵したバイオマスガスＧ１を洗浄液Ｗ中に供給して曝気することにより、バイオマスガスＧ１と洗浄液Ｗとを接触させるようにしてもよい。この場合においても、本実施形態と同様、バイオマスガスＧ１中の不要な成分を洗浄液Ｗに溶解させることが可能であり、バイオマスガスＧ１中の不要な成分を除去することが可能である。
【００２４】
また、本実施形態では、洗浄液Ｗが水であるものとして説明を行ったが、バイオマスガスＧ１に接触させることで、このバイオマスガスＧ１中の不要な成分を除去できれば、必ずしも洗浄液Ｗとして水を用いることに限定しなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態に係るバイオマスからのメタノール製造方法のフロー図である。
【図２】各種バイオマスをガス化したバイオマスガスの成分を示す図である。
【図３】バイオマスガス成分の水に対する溶解度を示す図である。
【図４】従来のバイオマスからのメタノール製造方法のフロー図である。
【符号の説明】
【００２６】
１    ガス化装置
２    ガスタンク
２ａ  給水口
２ｂ  排水口
３    メタノール合成装置
４    洗浄装置
４ａ  ポンプ
４ｂ  散水ノズル
Ｇ１  バイオマスガス
Ｇ２  不要な成分を除去したバイオマスガス
Ｍ    メタノール
Ｓ    バイオマス
Ｗ    洗浄液（水）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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