(57)【要約】【課題】バイオマス原料を用いたメタノール合成の収率を向上することができるメタノール製造システム及び方法を提供する。【解決手段】バイオマス２１をガス化してバイオマスガス化ガス２４を得るガス化炉２０と、得られたバイオマス由来の精製ガス２６を用いて、メタノール３１を合成するメタノール合成設備３０と、天然ガス４１を改質すると共にガス精製するガス改質・精製装置４０とを具備してなり、ガス改質・精製装置４０からの水素リッチガス４３をメタノール合成設備３０に送り、バイオマス由来の精製ガス２６と水素リッチガス４３とを用いてメタノールを合成するに際し、［水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標］（Ｈ2／（２ＣＯ＋３ＣＯ2）＝Ｍ値）を、両者（バイオマス由来の精製ガス２６及び水素リッチガス４３）のガス混合後において１．０５以上になるように図示しない制御装置で制御しつつメタノール３１を製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給されるバイオマスをガス化してバイオマスガス化ガスを得るバイオマスガス化炉と、
前記バイオマスガス化ガスを精製する精製装置と、
天然ガスをガス改質すると共に精製して水素リッチガスとするガス改質・精製装置と、
前記ガス改質・精製装置で得られたバイオマス由来の精製ガスと、天然ガス由来の水素リッチガスとを用いて、メタノールを合成するメタノール合成設備とを具備してなり、
前記バイオマス由来の精製ガスと水素リッチガスとを用いてメタノールを合成するに際し、
［水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標］（Ｈ2／（２ＣＯ＋３ＣＯ2）＝Ｍ値）を、両者（バイオマス由来の精製ガス及び水素リッチガス）のガス混合後において１．０５以上になるように制御装置で制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造システム。
【請求項２】
請求項１において、
前記バイオマス由来の精製ガスをガス改質・精製装置に供給して、天然ガスと共に、ガス改質・精製を行い、混合ガスを用いてメタノール合成することを特徴とするメタノール製造システム。
【請求項３】
請求項１において、
前記メタノール合成設備が、
バイオマスガス化ガス用の第１のメタノール合成設備と、
水素リッチガス用の第２のメタノール合成設備とからなり、
第２のメタノール合成設備からの水素リッチの第２のオフガスを第１のメタノール合成設備側に送る水素リッチオフガス供給ラインとを有し、
水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標（Ｍ値）を、１．０５以上に制御装置で制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造システム。
【請求項４】
請求項１において、
前記メタノール合成設備が、
バイオマスガス化ガス用の第１のメタノール合成設備と、
水素リッチガス用の第２のメタノール合成設備とからなり、
第１のメタノール合成設備からの炭素リッチの第１のオフガスを第２のメタノール合成設備側に送る炭素リッチオフガス供給ラインを有し、
水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標（Ｍ値）を、１．０５以上に制御装置で制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造システム。
【請求項５】
請求項１において、
前記メタノール合成設備が、
バイオマスガス化ガス用の第１のメタノール合成設備と、
水素リッチガス用の第２のメタノール合成設備とからなり、
第２のメタノール合成設備に供給する水素リッチガスの一部を精製ガス側に送る水素リッチガス供給ラインを有し、
水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標（Ｍ値）を、１．０５以上に制御装置で制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造システム。
【請求項６】
請求項１において、
前記メタノール合成設備が、
バイオマスガス化ガス用の第１のメタノール合成設備と、
水素リッチガス用の第２のメタノール合成設備とからなり、
第１のメタノール合成設備に供給する精製ガスの一部を水素リッチガス側に送る炭素リッチガス供給ラインを有し、
水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標（Ｍ値）を、１．０５以上に制御装置で制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
前記ガス化炉からのバイオマスガス化ガスのガス組成を検知する第１のガス組成検知部と、
前記ガス改質・精製装置からの水素リッチガスのガス組成を検知する第２のガス組成検知部とを具備してなり、
第１のガス組成検知部と第２のガス組成検知部との計測情報を元に、制御装置により、両者のガス混合後の、水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標（Ｍ値）を、１．０５以上に制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造システム。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか一つにおいて、
前記メタノール合成設備からの水素リーンの第１のオフガスをバイオマスガス化ガス炉側に送る第２のリサイクルラインを有することを特徴とするメタノール製造システム。
【請求項９】
バイオマスガス化設備を用いて、バイオマス由来のガス化ガスを精製し、この精製ガスを用いて、メタノールを合成する工程と、
天然ガス改質設備を用いて、天然ガスを改質した水素リッチガスを用いて、メタノールを合成する工程とを含み、
バイオマス由来の精製ガスと水素リッチガスとを用いてメタノールを合成するに際し、
［水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標］（Ｈ2／（２ＣＯ＋３ＣＯ2）＝Ｍ値）を、両者（バイオマス由来の精製ガス及び水素リッチガス）のガス混合後において１．０５以上になるように制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造方法。
【請求項１０】
請求項９において、
前記メタノール合成する設備が、バイオマス由来のメタノール合成設備と天然ガス由来のメタノール合成設備の単独設備か、これらを併せた設備のいずれかであることを特徴とする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、バイオマス等の有機燃料由来のガス化ガスと、天然ガス由来のガス化ガスとを用いて、液体燃料であるメタノールを製造するメタノール製造システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にバイオマスとは、エネルギー源または工業原料として利用することのできる生物体（例えば、農業生産物または副産物、木材、植物等）をいい、太陽エネルギー、空気、水、土壌等の作用により生成されるので、無限に再生可能である。
【０００３】
上記バイオマスをガス化燃料として利用することで燃料用のガス及びメタノール等のクリーンなエネルギー源の製造が可能となる。また、廃棄物としてのバイオマスを処理できるので、環境の浄化にも役立つとともに、新規に生産されるバイオマスも光合成によるＣＯ2の固定により生育される。大気のＣＯ2を増加させないので、ＣＯ2の抑制につながることとなり、好ましい技術である。
【０００４】
ここで、供給するバイオマスとしては、生産または廃棄されたバイオマスを粉砕・乾燥したものを供給するのが好ましい。なお、バイオマスとは、エネルギー源または工業原料として利用することのできる生物資源（例えば、農業生産物または副産物、木材、植物等）をいい、例えば、スイートソルガム、ネピアグラス、スピルリナ等が用いられている（特許文献１乃至特許文献４、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４０８７７号公報
【特許文献２】特開２００１−２４０８７８号公報
【特許文献３】特開平９−１１１２５４号公報
【特許文献４】特開２００２−８８３７９号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】坂井正康著、「バイオマスが拓く２１世紀エネルギー」、森北出版株式会社、１９９８年１０月２８日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、バイオマス等の有機物をガス化し、メタノール合成を行うプラントについては、従来種々提案されているが、化石燃料由来のメタノール合成設備に比べ、その前処理の煩雑さやガス精製を行う必要があることから、バイオマス由来のメタノール合成プラントシステムとしてのコスト競争力を有しないのが、現状であるので、コスト競争力を有するシステムの出現が求められている。
【０００８】
ところで、一般にメタノール合成を行うためには、水蒸気と酸素とを用いてガス化を行うようにしている。ここで、水蒸気を使う理由としては、バイオマスを熱分解してもメタノールに必要な水蒸気と有機物の炭素を反応させ、水素を増加させるためである。また、酸素を使う理由としては、メタノール合成を高圧条件にて行うため、空気を用いる場合、含まれる窒素の分動力が増加すること、また、窒素が含まれる分、メタノール合成の効率が低下するからである。
【０００９】
通常、バイオマスガス化ガス中のＣＯ2は触媒合成には用いることができないが、メタノール合成触媒ではＣＯシフト反応の逆反応（下記式（１）参照）が起こることから、水素（Ｈ2）とＣＯ以外に、ＣＯ2も合成用として用いることが可能である。
Ｈ2＋ＣＯ2→Ｈ2Ｏ＋ＣＯ…（１）
よって、メタノール合成のための理想的なガス組成はＨ2／（２ＣＯ＋３ＣＯ2）＝１以上であり、この指標については所謂「Ｍ値」として、一般に知られている。
【００１０】
例えば、特許文献３のシステムでは、酸素による部分燃焼によりＣＯ2が発生し、Ｍ値＝１以上を達成するのは難しい、という問題がある。
【００１１】
そのため、Ｍ値＝１以上を達成するためには、系内よりＣＯ2を除去する方法も考えられるが、そのために別途設置する必要があるＣＯ2分離装置の動力が高くなるに加え、せっかくメタノール原料として使用可能であるＣＯ2を系外に捨てることになる、という問題がある。
【００１２】
また、メタノール合成触媒がＣＯシフト反応の逆反応を起こすため、ＣＯシフト反応触媒を手前に置くようにしても、実質的にメタノール合成の収率向上に寄与しない。これは、ＣＯシフト反応触媒で発生したＨ2とＣＯ2とは触媒内で結局Ｈ2ＯとＣＯとに戻ることとなるからである。
【００１３】
さらに、特許文献４においては、水蒸気でガス化を行い、外部でバイオマスを燃焼させるプロセスも提案されている。
この特許文献４のシステムでは、酸素による部分燃焼を行わないため、Ｍ値＝１以上を比較的容易に達成することが可能であるが、一方で、外熱に用いたＣＯ2を系外に捨ててしまうため、総合的なメタノール収率は低くなる、という問題がある。
【００１４】
よって、バイオマスをはじめとする有機物のガス化システムは一般に煩雑であり、化石燃料由来のメタノールに比べ製造コストは高いというのが現状である。
【００１５】
本発明は、前記問題に鑑み、バイオマス原料を用いたメタノール合成の収率を向上することができるメタノール製造システム及び方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、供給されるバイオマスをガス化してバイオマスガス化ガスを得るバイオマスガス化炉と、前記バイオマスガス化ガスを精製する精製装置と、天然ガスをガス改質すると共に精製して水素リッチガスとするガス改質・精製装置と、前記ガス改質・精製装置で得られたバイオマス由来の精製ガスと、天然ガス由来の水素リッチガスとを用いて、メタノールを合成するメタノール合成設備とを具備してなり、前記バイオマス由来の精製ガスと水素リッチガスとを用いてメタノールを合成するに際し、［水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標］（Ｈ2／（２ＣＯ＋３ＣＯ2）＝Ｍ値）を、両者（バイオマス由来の精製ガス及び水素リッチガス）のガス混合後において１．０５以上になるように制御装置で制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造システムにある。
【００１７】
第２の発明は、第１の発明において、前記バイオマス由来の精製ガスをガス改質・精製装置に供給して、天然ガスと共に、ガス改質・精製を行い、混合ガスを用いてメタノール合成することを特徴とするメタノール製造システムにある。
【００１８】
第３の発明は、第１の発明において、前記メタノール合成設備が、バイオマスガス化ガス用の第１のメタノール合成設備と、水素リッチガス用の第２のメタノール合成設備とからなり、第２のメタノール合成設備からの水素リッチの第２のオフガスを第１のメタノール合成設備側に送る水素リッチオフガス供給ラインとを有し、水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標（Ｍ値）を、１．０５以上に制御装置で制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造システムにある。
【００１９】
第４の発明は、第１の発明において、前記メタノール合成設備が、バイオマスガス化ガス用の第１のメタノール合成設備と、水素リッチガス用の第２のメタノール合成設備とからなり、第１のメタノール合成設備からの炭素リッチの第１のオフガスを第２のメタノール合成設備側に送る炭素リッチオフガス供給ラインを有し、水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標（Ｍ値）を、１．０５以上に制御装置で制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造システムにある。
【００２０】
第５の発明は、第１の発明において、前記メタノール合成設備が、バイオマスガス化ガス用の第１のメタノール合成設備と、水素リッチガス用の第２のメタノール合成設備とからなり、第２のメタノール合成設備に供給する水素リッチガスの一部を精製ガス側に送る水素リッチガス供給ラインを有し、水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標（Ｍ値）を、１．０５以上に制御装置で制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造システムにある。
【００２１】
第６の発明は、第１の発明において、前記メタノール合成設備が、バイオマスガス化ガス用の第１のメタノール合成設備と、水素リッチガス用の第２のメタノール合成設備とからなり、第１のメタノール合成設備に供給する精製ガスの一部を水素リッチガス側に送る炭素リッチガス供給ラインを有し、水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標（Ｍ値）を、１．０５以上に制御装置で制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造システムにある。
【００２２】
第７の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記ガス化炉からのバイオマスガス化ガスのガス組成を検知する第１のガス組成検知部と、前記ガス改質・精製装置からの水素リッチガスのガス組成を検知する第２のガス組成検知部とを具備してなり、第１のガス組成検知部と第２のガス組成検知部との計測情報を元に、制御装置により、両者のガス混合後の、水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標（Ｍ値）を、１．０５以上に制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造システムにある。
【００２３】
第８の発明は、第１乃至６のいずれか一つの発明において、前記メタノール合成設備からの水素リーンの第１のオフガスをバイオマスガス化ガス炉側に送る第２のリサイクルラインを有することを特徴とするメタノール製造システムにある。
【００２４】
第９の発明は、バイオマスガス化設備を用いて、バイオマス由来のガス化ガスを精製し、この精製ガスを用いて、メタノールを合成する工程と、天然ガス改質設備を用いて、天然ガスを改質した水素リッチガスを用いて、メタノールを合成する工程とを含み、バイオマス由来の精製ガスと水素リッチガスとを用いてメタノールを合成するに際し、［水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標］（Ｈ2／（２ＣＯ＋３ＣＯ2）＝Ｍ値）を、両者（バイオマス由来の精製ガス及び水素リッチガス）のガス混合後において１．０５以上になるように制御しつつメタノールを製造することを特徴とするメタノール製造方法にある。
【００２５】
第１０の発明は、第９の発明において、前記メタノール合成する設備が、バイオマス由来のメタノール合成設備と天然ガス由来のメタノール合成設備の単独設備か、これらを併せた設備のいずれかであることを特徴とするメタノール製造方法にある。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、天然ガス改質設備由来の水素リッチガスを用いて、バイオマスガス化ガスと混合して、メタノールを合成する際、両者の混合後のＭ値を１．０５以上となるように制御することで、一方のバイオマスガス化設備由来の精製ガスに着目すると水素が補われることとなり、他方の天然ガス設備由来の水素リッチガスに着目すると炭素源が補われるという、相互補完作用がなされ、結果として合成されるメタノールの合成収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、実施例１に係るメタノール製造システムの概略図である。
【図２】図２は、実施例２に係るメタノール製造システムの概略図である。
【図３】図３は、実施例３に係るメタノール製造システムの概略図である。
【図４】図４は、実施例４に係るメタノール製造システムの概略図である。
【図５】図５は、実施例５に係るメタノール製造システムの概略図である。
【図６】図６は、実施例６に係るメタノール製造システムの概略図である。
【図７】図７は、実施例７に係るメタノール製造システムの概略図である。
【図８】図８は、実施例８に係るメタノール製造システムの概略図である。
【図９】図９は、実施例９に係るメタノール製造システムの概略図である。
【図１０】図１０は、Ｍ値とメタノール熱量収率との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【実施例１】
【００２９】
本発明による実施例１に係るメタノール製造システム及び方法について、図面を参照して説明する。図１は、本実施例に係るメタノール製造システムの概略図である。
図１に示すように、本実施例に係るメタノール製造システム１０Ａは、供給されるバイオマス２１を供給してガス化してバイオマスガス化ガス２４を得るバイオマスガス化炉（ガス化炉）２０と、前記バイオマスガス化ガス２４を精製するガス精製装置２５と、天然ガス４１をガス改質すると共に精製して水素リッチガスとするガス改質・精製装置４０と、前記ガス精製装置２５で得られたバイオマス由来の精製ガス２６と、ガス改質・精製装置４０で得られた天然ガス由来の水素リッチガス４３とを用いて、メタノールを合成するメタノール合成設備３０とを具備してなり、前記バイオマス由来の精製ガス２６と水素リッチガス４３とを用いてメタノールを合成するに際し、［水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標］（Ｈ2／（２ＣＯ＋３ＣＯ2）＝Ｍ値）を、両者（バイオマス由来の精製ガス２６及び水素リッチガス４３）のガス混合後において１．０５以上になるように図示しない制御装置で制御しつつメタノール３１を製造するものである。
【００３０】
本実施例では、バイオマス２１をガス化炉２０に供給して、その後バイオマスガス化ガス２４をガス精製装置２５で精製した精製ガス２６をメタノール合成設備３０に供給すると共に、別途天然ガス４１をガス改質・精製装置４０へ供給して水素リッチガス４３とし、この水素リッチガス４３を前記メタノール合成設備３０へ供給するようにしている。
ここで、図１中、符号２２はバイオマス２１と共に供給される水蒸気、２３は酸素、３２はオフガス、４２は軽質ガス４２を図示する。なお、軽質ガス４２は例えば石油ナフサ等であり、天然ガス４１の補助的な燃料として用いている。
【００３１】
また、本実施例では、メタノール合成設備３０からの水素リーンの第１のオフガス３２は第１のリサイクルライン５０により再度メタノール合成設備３０へ、循環して再利用している。
【００３２】
このように、本実施例では、バイオマス２１をガス化してバイオマスガス化ガス２４を得るバイオマスガス化炉２０を有するバイオマスガス化設備と、天然ガス４１及び軽質ガス４２を改質すると共にガス精製するガス改質・精製装置４０を有する天然ガス改質設備（天然ガス設備）とを用い、天然ガス改質設備由来の水素リッチガス４３を用いて、バイオマスガス化ガス２４と混合して、メタノール３１を合成する際、両者の混合後のＭ値を１．０５以上となるように制御することで、一方のバイオマスガス化設備由来の精製ガス２６に着目すると水素が補われることとなり、他方の天然ガス改質設備由来の水素リッチガス４３に着目すると炭素源が補われるという、相互補完作用がなされ、結果として合成されるメタノール３１の合成収率を向上させることができる。
このＭ値とメタノール熱量収率との関係を図１０に示す。図１０に示すように、Ｍ値が１．０５のときには、メタノール熱量収率が向上することが判明した。なお、Ｍ値が１．０５を超えると水素が過剰となり収率の低下がみられた。またＭ値が１．０５未満では水素不足のため収率が低下し、さらに炭素析出のために運用が困難となることが判明した。
【００３３】
ここで、メタノール合成設備３０は、水素及びＣＯを主成分とするガス（精製ガス２６及び水素リッチガス４３）を昇圧し、触媒を充填した合成塔で圧力３〜１１ＭＰａ、温度１８０〜３００℃のもとでメタノール３１を合成するものであり、合成塔の気液分離器により、メタノール３１を製品として分離するようにしている。なお、このメタノール３１からの脱水反応によりジメチルエーテル（ＤＭＥ）を合成するようにしてもよい。
【００３４】
このように、バイオマスガス化設備単独ではなく、別途天然ガスという化石燃料の天然ガス設備を必要とするが、バイオマス由来の水素ガス、一酸化炭素ガス、二酸化炭素ガスを有効に利用することができ、相互補完作用により、エタノール製造収率が大幅に向上することとなる。
【００３５】
本プロセスは、メタノール合成設備がバイオマスガス化設備より大きい場合に特に有効である。
具体的には、混合前の「天然ガス由来のメタノール製造」の単独使用の場合には、例えば供給原料である天然ガスを１００ｔ／日の設備とした場合、Ｍ値が１．５でメタノール収率が６０〜７０％、メタノール収量が１８０ｔ／日である。
一方の「バイオマス由来のメタノール製造」の単独使用の場合には、例えば供給原料であるバイオマスを１００ｔ／日の設備とした場合、メタノール収率が４０〜５０％、メタノール収量が４０ｔ／日である。
このような単独で操業する場合には、両者の設備を合計しても２２０ｔ／日であった。
【００３６】
これに対し、両者の併用の場合においては、「天然ガス由来のメタノール製造」の供給原料が天然ガスを１００ｔ／日の設備とした場合、Ｍ値が１．５でメタノール収率が６０〜７０％、メタノール収量が１８０ｔ／日と変化はない。
しかし、これに「バイオマス由来のメタノール製造」の併用の場合には、例えば供給原料のバイオマスを１００ｔ／日とすると、メタノール収率が１００〜１１０％、メタノール収量が１００ｔ／日となり、合計すると２８０ｔ／日であった。
また、メタノール収量はバイオマス設備単独の場合に４０ｔ／日であったものが、併用の場合には１００ｔ／日となり、２．５倍もの大幅なメタノールの増産となることが確認された。
【００３７】
このように、両設備の併用により、バイオマスガス化プラント側から見ると、元のバイオマス投入量とほぼ同じ量のメタノールが合成できることとなる。
また、併用設備全体では、メタノール収量が２２０ｔ／日であるのが、２８０ｔ／日となる。
システムの比率割合は、バイオマスガス化、天然ガスメタノールプラントの運転条件にもよるが、余剰の水素を考慮すると、天然ガスメタノールプラントは１倍以上とするのが望ましい。
【実施例２】
【００３８】
本発明による実施例２に係るメタノール製造システム及び方法について、図面を参照して説明する。図２は、メタノール製造システムの概略図である。
図２に示すように、本実施例に係るメタノール製造システム１０Ｂは、図１に示す実施例１に係るメタノール製造システム１０Ａにおいて、さらに、メタノール合成設備３０から排出される水素リーンの第１のオフガス３２を、バイオマス２１をガス化するガス化炉２０側に第２のリサイクルライン５１を介して戻し、再利用に供するようにしている。
【００３９】
ここで、前記オフガス３２は、例えばバイオマス２１の搬送ガス等に使用して、ガス化炉２０の内部にバイオマス２１と共に投入するようにしてもよい。
【００４０】
また、バイオマス２１とは別にガス化炉２０内に供給することで、ガス化炉２０内の温度コントロール等に用いることができる。
【００４１】
また、オフガス３２中に残存するメタン等を部分燃焼させることでメタノール合成の原料として利用することも可能となる。
【００４２】
ここで、前記オフガス３２のリサイクル比（リサイクルをする割合）としては、０．１〜０．９とすればよく、バイオマス由来の精製ガス２６と天然ガス由来の水素リッチガス４３とを合わせたガスのＭ値が１．０５程度になるように調整することで、更にリサイクル比を大きくし、理想的にはオフガス３２をゼロにすることもできることとなる。
【００４３】
また、オフガス３２を供給するガス化炉２０として、部分燃焼ガス化炉を用いるような場合であれば、特に酸素が供給される付近にオフガス３２を導入することでメタンを燃焼し、メタノールに使用可能なＣＯ、ＣＯ2に変えることが可能である。
なお、メタンは天然ガスの改質ガスにも数％と少量ながら含まれている。
【実施例３】
【００４４】
本発明による実施例３に係るメタノール製造システム及び方法について、図面を参照して説明する。図３は、メタノール製造システムの概略図である。
図３に示すように、本実施例に係るメタノール製造システム１０Ｃは、図１に示す実施例１に係るメタノール製造システム１０Ａにおいて、メタノール合成設備３０を第１のメタノール合成設備３０Ａ及び第２のメタノール合成設備３０Ｂとの二つに分離しているものを用いたものである。
すなわち、本実施例では、バイオマスガス化ガスの精製ガス２６からメタノール合成する第１のメタノール合成設備３０Ａと、天然ガス４１からの水素リッチガス４３からメタノール合成する第２のメタノール合成設備３０Ｂとから構成してなり、さらに第２のメタノール合成設備３０Ｂからの第２のオフガス（水素リッチオフガス）３２Ｂを第１のメタノール合成設備３０Ａに第２のオフガス供給ライン５２Ｂを介して供給するようにしている。
【００４５】
この結果、天然ガス設備由来の水素リッチガス４３の第２のオフガス３２Ｂを用いて、バイオマス由来の精製ガス２６と混合して、メタノール３１を合成する際、両者の混合後のＭ値を１．０５以上となるように図示しない制御装置で制御し、バイオマス由来の精製ガス２６に対して水素が補われメタノール合成効率を向上させるようにしている。
【００４６】
ここで、本実施例でのＭ値は、天然ガスプラントの規模は運転条件によるが、実施例１と同様に、Ｍ値が１．０５程度のガスを得ようとすると、天然ガスの供給原料（天然ガス４１）は、バイオマス供給原料（バイオマス２１）の３倍以上の規模とするのが望ましい。
【００４７】
本実施例は、既設の天然ガス由来のメタノール合成設備があるような場合において、バイオマスガス化設備を用いたメタノール合成設備を新規に設置して、併用してメタノール３１を製造するような場合には特に好ましい態様となる。
【実施例４】
【００４８】
本発明による実施例４に係るメタノール製造システム及び方法について、図面を参照して説明する。図４は、メタノール製造システムの概略図である。
図４に示すように、本実施例に係るメタノール製造システム１０Ｄは、図３に示す実施例３に係るメタノール製造システム１０Ｃと同様に、バイオマス由来の精製ガス２６からメタノール合成する第１のメタノール合成設備３０Ａと、天然ガス４１からの水素リッチガス４３からメタノール合成する第２のメタノール合成設備３０Ｂとから構成してなり、さらに第１のメタノール合成設備３０Ａからの第１のオフガス（炭素リッチ）３２Ａを第２のメタノール合成設備３０Ｂに第１のオフガス供給ライン５２Ａを介して供給するようにしている。
【００４９】
本実施例では、既設の天然ガス由来のメタノール合成設備にバイオマスガス化設備を用いたメタノール合成設備を設けた場合において、天然ガスの供給量を低減（０．８倍）して運用することが可能となる。
【実施例５】
【００５０】
本発明による実施例５に係るメタノール製造システム及び方法について、図面を参照して説明する。図５は、メタノール製造システムの概略図である。
図５に示すように、本実施例に係るメタノール製造システム１０Ｅは、図３に示す実施例３に係るメタノール製造システム１０Ｃと同様に、バイオマス２１由来の精製ガス２６からメタノール合成する第１のメタノール合成設備３０Ａと、天然ガス４１由来の水素リッチガス４３からメタノール合成する第２のメタノール合成設備３０Ｂとから構成してなり、さらに第２のメタノール合成設備３０Ｂに導入する前の水素リッチガス４３の一部４３ａを第２のオフガス供給ライン５３Ｂを介して、精製ガス２６側に供給するようにしている。
【００５１】
前述した実施例３のように一度第２のメタノール合成設備３０Ｂを経た第２のオフガス３２Ｂを利用する場合は、結果として２つのメタノール合成設備において２度昇圧（第２のメタノール合成設備３０Ｂで昇圧してさらに第１のメタノール合成設備３０Ａで昇圧）することになるので、プラント効率としては一度の昇圧（この場合には、第１のメタノール合成設備３０Ａでの昇圧）とする本実施例のほうが有効であり、プラント効率の向上を図ることができる。
【実施例６】
【００５２】
本発明による実施例６に係るメタノール製造システム及び方法について、図面を参照して説明する。図６は、メタノール製造システムの概略図である。
図６に示すように、本実施例に係るメタノール製造システム１０Ｆは、図４に示す実施例４に係るメタノール製造システム１０Ｄと同様に、バイオマス２１由来の精製ガス２６からメタノール合成する第１のメタノール合成設備３０Ａと、天然ガス４１由来の水素リッチガス４３からメタノール合成する第２のメタノール合成設備３０Ｂとから構成してなり、さらに第１のメタノール合成設備３０Ａに導入する前の精製ガス２６の一部２６ａを第１のオフガス供給ライン５３Ａを介して、水素リッチガス４３側に供給するようにしている。
【００５３】
本実施例においても、実施例４のように一度オフガスを利用する場合は、２つのメタノール合成設備において２度昇圧することになるので、プラント効率としては一度の昇圧とする本実施例のほうが有効であり、プラント効率の向上を図ることができる。
【実施例７】
【００５４】
本発明による実施例７に係るメタノール製造システム及び方法について、図面を参照して説明する。図７は、メタノール製造システムの概略図である。
図７に示すように、本実施例に係るメタノール製造システム１０Ｇは、図３に示す実施例３に係るメタノール製造システム１０Ｃにおいて、さらに、ガス化炉２０からのバイオマスガス化ガス２４中のガス組成を検知する第１のガス組成検知装置５５Ａと、ガス改質／ガス精製装置４０からの水素リッチガス４３中のガス組成を検知する第２のガス組成検知装置５５Ｂと、水素リッチガス４３の分配量を制御する分配比調整手段５６とを具備するものである。
【００５５】
バイオマス２１をガス化するガス化炉２０の出口組成は、バイオマス組成や種類等により変動することから、その変動を第１のガス組成検知装置５５Ａで検知し、天然ガス由来の水素リッチガス４３の組成を第２のガス組成検知装置５５Ｂで検知し、水素リッチガス４３のガス分岐の分配量を図示しない制御装置においてＭ値を所望の値となるように調整するようにしている。
【００５６】
このガス組成検知装置としては、汎用のガス検知分析機器を用いることができるが、例えばレーザラマン法による分析手法を用いる場合には、その応答時間が早く特に好ましい。また、ガスクロ装置等を使うようにしても良い。
【００５７】
そして、第１及び第２のガス検知装置５５Ａ、５５Ｂによるガス成分の分析結果を基に、ガス混合後のＭ値を計測し、１．０５程度以上になるように分配比を調整するようにしている。
【実施例８】
【００５８】
本発明による実施例８に係るメタノール製造システム及び方法について、図面を参照して説明する。図８は、メタノール製造システムの概略図である。
図８に示すように、本実施例に係るメタノール製造システム１０Ｈは、図７に示す実施例７に係るメタノール製造システム１０Ｇにおいて、さらに、第１のメタノール合成設備３０Ａから排出される第１のオフガス３２Ａを、バイオマス２１をガス化するガス化炉２０側に第２のリサイクルライン５１を介して再利用するようにしている。
実施例７の効果に加えて、実施例２のリサイクル効果を併せることができる。
すなわち、メタノール合成設備からオフガスをリサイクルすることで、残存メタンを有効利用可能であると共に、操作条件によって、バイオマスガス化側からのオフガスの排出をなくすことが可能となる。
【実施例９】
【００５９】
本発明による実施例９に係るメタノール製造システム及び方法について、図面を参照して説明する。図９は、本実施例に係るメタノール製造システムの概略図である。
図９に示すように、本実施例に係るメタノール製造システム１０Ｉは、供給されるバイオマス２１を供給してガス化してバイオマスガス化ガス２４を得るバイオマスガス化炉（ガス化炉）２０と、前記バイオマスガス化ガス２４と別途供給される天然ガス４１をガス改質すると共に精製して水素リッチガスとするガス改質・精製装置４０と、前記ガス改質・精製装置４０で得られたバイオマス由来の精製ガスと、天然ガス由来の水素リッチガスとの混合ガス６０とを用いて、メタノールを合成するメタノール合成設備３０とを具備してなり、前記バイオマス由来の精製ガス２６と水素リッチガス４３とを用いてメタノールを合成するに際し、［水素に対する炭素源（ＣＯ、ＣＯ2）の割合を規定する指標］（Ｈ2／（２ＣＯ＋３ＣＯ2）＝Ｍ値）を、両者（バイオマス由来の精製ガス２６及び水素リッチガス４３）のガス混合後において１．０５以上になるように図示しない制御装置で制御しつつメタノール３１を製造するものである。
【００６０】
本実施例によれば、精製した精製ガス２６をさらに、ガス改質・精製装置４０で精製できるので、精製効果が向上し、さらに収率が向上することとなる。
これにより、メタノール収量はバイオマス設備単独の場合に４０ｔ／日であったものが、併用の場合には１１０ｔ／日となり、２．５倍以上（実施例１よりもさらに１０％以上もの大幅なメタノールの増産となることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上のように、本発明に係るメタノール製造システム及び方法によれば、バイオマス原料を用いたメタノール合成の収率を向上することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１０Ａ〜１０Ｉ  メタノール製造システム
２１  バイオマス
２４  バイオマスガス化ガス
２０  バイオマスガス化炉
２５  精製装置
２６  精製ガス
３１  メタノール
３０  メタノール合成設備
３０Ａ  第１のメタノール合成設備
３０Ｂ  第２のメタノール合成設備
４０  ガス改質・精製装置
４１  天然ガス
４３  水素リッチガス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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