革新的CO2分離回収・有効利用技術シンポジウム

先進的CCS事業と省エネ型CO2分離回収技術(ESCAP®)

2024年2月7日

日鉄エンジニアリング株式会社

萩生 大介
1目 次

１．会社概要２．先進的ＣＣＳ事業
３．省エネ型CO2分離回収技術（ESCAP®）の紹介
４．今後の展開

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１．会社概要

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(1-1) 会社概要とカーボンニュートラル取組み概要： 会社概要
■1974年 新日本製鐵(現日本製鉄)のエンジニアリング部門として発足｡グループ支える四セグメントの一つとして事業確立■2006年 新日本製鐵より分社独立

カーボンニュートラル
関連技術を保有

単独：1,648人 連結：4,923人（2023年3月末現在）
２０２２

3,522億円（2022年4月1日～2023年3月31日）

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(1-2) 会社概要とカーボンニュートラル取組み概要： カーボンニュートラル関連商品
地熱発電 国内シェア（蒸気生産設備）50%強

バイオマス発電 国内最大級75MW発電所が稼働開始

1980年代から地熱発電向けの蒸気生産・還元設備の設計・調達・建設を実施。
2016年からはバイナリー発電も販売開始。

汚泥燃料化 ジェイコンビ® 地方自治体で導入加速

日本製鉄グループで長年培った発電エンジニアリングのノウハウを活用し大型の木質バイオマス発電所の建設。

廃棄物発電
ごみ処理の余熱で発電する電力は「地産地消」で、安定したクリーンエネルギー。全国35箇所の廃棄物処理施設からの電力供給を通じて「地域循環共生圏」の形成に貢献。

埋め立てや焼却により処分されてきた下水汚泥を、造粒乾燥のプロセスを用いてカーボンニュートラルな石炭代替燃料を製造。

デジタル技術を活用した
O&M(運転・維持管理)

PlantPAD®(独自開発)

DSクラウド®
（データ集積､解析）

データセンター現場工場データ
通信

遠隔監視
技術指導

リアルタイム運転データ
各種機器図面
点検記録などCopyright©2024 NIPPON STEEL ENGINEERING CO., LTD. All Rights Reserved.

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(1-3) 会社概要とカーボンニュートラル取組み概要： カーボンニュートラル関連商品
グリーン・ブルー水素製造

洋上風力発電洋上石油・ガス生産設備及び沿岸鋼構造物の国内外における豊富な実績を活かし、洋上風力発電施設の設計・製作・施工から操業・メンテナンスの一貫したサービスを提供

CO2分離回収 ESCAP®
不純物の多い原料ガスから、高純度のCO2を製造。食品や化学原料向け、また化学プロセスにおけるCO2除去、CCSや原油増進回収等にも適用可能。

再エネの余剰電力を利用した水電解装置によるグリーン水素製造。
低品位炭からのブルー水素製造の要素技術である低品位炭乾燥技術。

CO2利用
カーボンリサイクル技術開発。
GTL技術等を脱炭素分野への適用、CO2からの化学品製造へ展開。

バイオマス燃料・バイオマテリアル
糖化発酵技術によるエタノール（ガソリン代替、バイオ原料）、糖、副産物等の製造技術
改質・乾燥・乾留による固体バ
イオ燃料、CN炭等の製造技術

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CONFIDENTIAL

水素製造

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CN炭

7 7２．先進的ＣＣＳ事業

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(2-1) 日本のカーボンニュートラル政策
 2020年10月 「2050年カーボンニュートラル」を宣言⇒「2050年カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」策定
 2021年4月 2030年温室効果ガス排出2013年度比46%減、さらに50%減の高みに向け挑戦

出典： 内閣官房等「2050カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」（2021.6.18）
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(2-1) 日本のカーボンニュートラル政策
グリーン成長戦略 電力部門の脱炭素化が大前提 → あらゆる選択肢：再エネ（次世代再生可能エネルギー産業）、水素発電（水素産業・燃料アンモニア産業）、火力＋CO2回収（カーボンリサイクル産業）、原子力
 電力以外は「電化」が中心、熱需要は「水素化」・「CO2回収」 → 水素産業、自動車・蓄電池産業、運輸関連産業、住宅・建築物関連産業
 蓄電・・・カーボンニュートラルは電化社会 → 強靭なデジタルインフラ → 半導体・情報通信産業→ 現在は、あらゆる選択肢を追求するステージ。様々なシナリオを想定し柔軟に見直しつつ推進。
→ 成長が期待される産業（１４分野）において、高い目標を設定し、あらゆる政策を総動員→ グリーンイノベーション基金（GI基金）
重点14分野の中から、実装までを見据えて長期間の継続支援が必要な領域（10分野）に対し、NEDOに２兆円の基金を造成し、10年間、研究開発・実証から社会実装までを継続して支援
グリーン成長戦略において実行計画を策定した重点14分野●●●●●●● GI基金対象

●
●

●
●

出典： 内閣官房等「2050カーボンニュートラルに伴うグリーン成長戦略」（2021.6.18）
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(2-1) 日本のカーボンニュートラル政策「グリーン成長戦略(2021.6.18)」、「地球温暖化対策計画(2021.10.22) 」を包括するGX戦略として「クリーンエネルギー戦略(2022.5.13)」（中間整理）を策定

出典： 経産省「クリーンエネルギー戦略 中間整理」

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(2-1) 日本のカーボンニュートラル政策
クリーンエネ戦略ではGI戦略で言及の無かったCCSについて進展が見られた

出典： 経産省 「クリーンエネルギー戦略 中間整理」
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(2-2） 日本のCCS長期ロードマップ

出典：経済産業省 CCS長期ロードマップ検討会 最終とりまとめ資料

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(2-2） 日本のCCS長期ロードマップ※1：上記(1)の記載のように、26年に最終投資決定、30年までに600-1200万トン／年の貯留量を確保。
※2：上記(5)の記載のように、23年度中にCCS事業法(仮称)を整備、試掘権、貯留事業権を設定。
出典：経済産業省 CCS長期ロードマップ検討会 最終とりまとめ資料

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(2-2） 日本のCCS長期ロードマップ

出典：経済産業省 CCS長期ロードマップ検討会 最終とりまとめ資料
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(2-3） JOGMEC/先進的CCS事業FSJOGMECより「先進的 CCS 事業の実施に係る調査」の公募（2023/3/30）
2. 経緯・目的・・・CCS 事業の普及と拡大に向けた支援を目的とし、CO2回収源のクラ スター化や CO2 貯留地域のハブ化による事業の大規模化とコストの削減に取り組むような「先進的 CCS 事業」に関し、CO2 の分離回収・輸送・貯留に係る調査を実施する・・・
3.2. 先進的 CCS 事業の要件
本委託業務の対象となる先進的 CCS 事業とは、以下の要件を満たすものとする。
(1) スケジュール 2030 年、もしくはそれ以前に CO2 圧入を開始できること。
(2) CO2 圧入量
CO2 圧入開始時点において 50 万トン/年以上のレートでの圧入が可能な設計であること。
(3) 各分野の特徴①分離・回収、②輸送、③貯留分野すべてを網羅した事業構想であり、①、②それぞれの特徴として以下を有していること。
①分離・回収分野
複数産業分野*由来の CO2 又は脱炭素燃料（ブルーアンモニア又はブルー水素）製造由来のCO2 を排出源とする。（* 発電、石油精製、鉄鋼、化学、紙・パルプ、セメント分野など）
なお、CO2の排出地域には制約を課さないこと②輸送分野
パイプライン又は船舶による CO2 輸送を行う。
出展）令和5年度(2023)「先進的CCS事業の実施に係る調査」の委託先の公募 公知文
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(2-3） JOGMEC/先進的CCS事業FS
採択事業7件の一覧（2023年6月13日発表）

出典：JOGMEC ニュースリリース（6月13日発表）
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(2-3） JOGMEC/先進的CCS事業FS

出典：JOGMEC ニュースリリース（2023年6月13日発表）
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(2-4） JOGMEC/先進的CCS事業FSへの当社の取り組み◆当社日鉄エンジニアリング㈱は日本製鉄㈱より「CO2分離回収設備検討業務」及び「CO2液化・貯蔵・出荷設備検討業務」を受託◆当社グループが保有し、実績を有するESCAP®やCO2貯蔵技術(*)と、これまで当社が石油・天然ガス用海洋プラットフォームなどの大型海洋鋼構造物や陸上・海底パイプラインの設計・製作・建設で培ってきた技術・知見を活用することで、今回受託した設備のほか、今後国内外で期待されているCO2輸送や陸上・海上でのCO2圧入まで幅広いニーズに対応してまいります。

(*)当社グループの日鉄パイプライン＆エンジ
ニアリング㈱は、日本CCS調査株式会社よりCCUSを目的とした液化CO2の船舶輸送受入基地としては国内初となる「CO2受入・貯蔵設備建設工事（EPC）」を受注し実行中です。
出典：日鉄エンジニアリング㈱プレスリリース（2023年9月21日発表）
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３．省エネ型CO2分離回収技術（ESCAP®）の紹介Copyright©2024 NIPPON STEEL ENGINEERING CO., LTD. All Rights Reserved.

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（3-1）技術開発の背景と狙い
背景： 地球温暖化対策としての発電所や工場等の排ガス等からの発生CO2を削減する取組み

中小企業、家庭、車など…
日本のCO2排出量

発電
37%

１０.４億T-CO2(2020年度速報(2020年度）

その他大口事業、値)

大口運輸…
製鉄
11%

洋紙製造
1%

主要６業種で排出量の60%を占める

石油精製
セメント 化学素材
3%
2%
5%
国立環境研究所

日本の温室効果ガス排出量データ（1990～2020年度）速報値

https://www.nies.go.jp/gio/aboutghg/index.html

より、当社作成

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（3-1）技術開発の背景と狙いニーズ： CO2を分離回収し有効利用・貯留(CCUS)を可能とする技術

対象課題： 全CO₂排出量の多くを占める、発電所や工場等の排ガス中の低濃度CO2を低エネルギーで分離回収する技術
開発目的： 化学吸収法による低エネルギー消費型のCO2分離回収技術・回収したCO2を利用可能な品質に仕上げるための技術 の社会実装

最上流に位置

経済産業省資源エネルギー庁HPよりhttps://www.enecho.meti.go.jp/about/special/johoteikyo/carbon_recycling.html
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(3-2) 主なＣＯ2分離回収技術と特性☆分離方式を選定する要素(≒経済性）
・原料ガスの性状： 圧力、CO2濃度
・回収CO2に要求される CO2純度
・ガス処理規模

物理吸収法
回収CO2の純度

Feed

高純度

低純度

Feed

膜分離法

高圧 →井戸元、製油所の水蒸気改質後ｶﾞｽ等
原料ガス圧力Feed

大気圧（低圧）

深冷分離法
高濃度

原料ガスのCO2濃度低濃度・製鉄副生ガス
・ボイラー燃焼排ガス 等

化学吸収法
回収CO2の純度Feed

高純度
低純度

物理吸着法
（PSA）

Feed

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(3-3) 化学吸収法の特徴： プロセスの概要

CO2

CO2以外のガス②①③① 吸収塔内で、吸収液はＣＯ２含有ガスと接触し、ＣＯ２を選択的に吸収② 吸収液は再生塔に送られ、１２０℃程度に加熱されてＣＯ２を放出

熱交換器③ 吸収液は常温まで冷やされ、再びＣＯ２を吸収する為に吸収塔上部から散布

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(3-4) 化学吸収法の特徴： 利点と課題

 利点○ 常圧～中圧の原料ｶﾞｽ圧力からのCO2回収が得意○ 原料ｶﾞｽからのCO2回収率が９０％以上○ 回収CO2純度は９９．９％以上 課題○ CO2を吸収液から放出するためには、吸収液を高温にする必要があり、大量の熱エネルギーが必要

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(3-5) ＥＳＣＡＰ®の技術開発の経過
2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019

吸収液開発

探索
RITE
日本製鉄

最適化

2020 2021 2022

性能向上化

成果の反映とフィードバック

ベンチプラントによる吸収液の評価・探索装置
開発

パイロットプラントによる吸収液の評価
日鉄エンジニアリング
熱移送シス
テムの開発

微量不純成分除去技術の開発

関連する
補助事業
社会実装
迄の流れ

熱移送試験装置

CAT30(30t-CO2/d)

COCSプロジェクト(*1)
COURSE50 (*2)(PhaseⅠ,step1)

熱エネルギー消費量

3.0 GJ/t-CO2

2.34 GJ/t-CO2
2.0 GJ/t-CO2〇京都議定書（1997）

外部動向

CAT1(1t-CO2/d)〇鉄連自主行動計画（1996）●鉄連低炭素社会実行計画

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ESCAPⓇ商品化
社会実装★商業1号機（室蘭）★商業2号機（新居浜）●パリ協定●鉄連低炭素社会実行計画フェーズⅡ●カーボンニュートラル宣言
（国）
●日本製鉄
●鉄連長期温暖化対策ビジョン

カーボンニュートラル
ビジョン

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(*1)「低品位廃熱を利用する二酸化炭素分離回収技術開発」（経済産業省補助事業）(*2)「環境調和型プロセス技術の開発」（NEDO研究委託事業）

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（3-6）ＥＳＣＡＰ®の特徴

１．世界ＴＯＰレベルの高い熱エネルギー効率
２．廃蒸気の活用を可能にする低温再生⇒再生温度： 従来 120℃ → ESCAP 100℃以下＝エネルギー単価の安い未利用排熱を利用可能

３．食品用途に適用できる高純度ＣＯ２精製⇒世界で最も厳しい大手飲料メーカ基準相当をクリア

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（3-6-1）ＥＳＣＡＰ®の特徴①高い熱エネルギー効率
開発吸収液（ＲＩＴＥ, 日本製鉄が開発）

オフガス
吸収塔

③CO2

②
再生塔

①④

リボイラー
熱移送（ヒートポンプ）① 反応熱１７％低減(*1)② ＣＯ２吸収量３０％増加(*1)(ＣＯ２回収容量２３６％増加)③ 吸収速度３８％向上(*2)④ ＣＯ２吸収反応熱をヒートポンプで再生熱に利用(*3)(*1)汎用吸収液MEA比(*2)吸収塔の多段冷却化による改善比(*3)東大と共同開発。大規模設備向け。

熱エネルギー消費量(↓) ＝ Ｆ （①反応熱(↓), ②回収容量(↑), ③吸収速度(↑)）－ ④内部エネルギーの有効活用(↑)
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28（3-6-1）ＥＳＣＡＰ®の特徴①高い熱エネルギー効率

熱エネルギー消費量（GJ/t-CO2）4.0

従来比-５０％
3.0
2.34
2.0
1.0

従来方式
（by MEA）

開発成果
Factor①～③（ﾋｰﾄﾎﾟﾝﾌﾟ無）開発成果
Factor①～④（ﾋｰﾄﾎﾟﾝﾌﾟ有）0.0
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（3-6-2）ＥＳＣＡＰ®の特徴

②低温再生

オフガス

吸収塔

再生塔充填
高さ最適化等 CO2

再生塔

原料ガス

リボイラー

① 再生性能が高い開発吸収液の特性を活かし、再生プロセスを改良② ＣＯ２回収量を下げずに吸収液加熱温度を１２０℃→ ＜１００℃に低減
価値の無い排蒸気を活用可能

熱エネルギーコスト(↓) ＝熱エネルギー消費量(↓)×熱エネルギー単価（↓）

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（3-6-2）ＥＳＣＡＰ®の特徴②低温再生～適用可能な排熱源の例（製鉄所）～
・400℃を超える高温の顕熱・排熱は製鉄所内の蒸気生産・発電等に活用されているが､それを下回る低温顕熱・排熱の活用は技術開発中・特に100℃程度のものは活用の難度が高いが、本技術で活用が可能

製鉄プロセスにおける未利用顕熱・排熱の現状

COURSE50 HPより
https://www.course50.com/technology/technology03/

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（3-6-3）ＥＳＣＡＰ®の特徴③微量成分除去技術

高純度CO2

オフガス
吸収塔

前
原料ガス 処
理設
備

後処
理設
備

微量成分除去技術の開発
化学吸収プロセスの前後段に、・前処理設備・後処理設備を付加し、原料ガスから分離したＣＯ２に含まれる微量成分を、ppm～ppbオーダーに除去

再生塔

食品基準のＣＯ２を製造可能
リボイラー

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（3-7） ESCAP®の活用事例について
商業１号機： 室蘭液化炭酸工場
再生塔吸収塔1) 事業者：
エア・ウォーター炭酸株式会社
2) 場所:
日本製鉄㈱北日本製鉄所
室蘭地区構内
3) 原料ガス:
熱風炉排ガス（HSG)
4) 生産量:120 t-CO2/d5) 使用目的:
各種産業用途(製鉄、溶接、食品等)
6) 設備稼働時期:
2014年1１月～＜特徴＞
・北海道内のほぼすべての工業用炭酸ガスを供給（道内唯一の炭酸ガス生産工場）
・製鉄所からの排出CO2の約1%を有効利用
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（3-7） ESCAP®の活用事例について
商業２号機： 住友共同電力 炭酸ガス製造設備
1) 事業者：住友共同電力株式会社
2) 場所:新居浜西火力発電所構内
3) 原料ガス:
石炭火力発電所燃焼排ガス
4) 生産量:143 t-CO2/d5) 使用目的:
飼料添加物の副原料→CO2全量を化学工場にﾊﾟｲﾌﾟﾗｲﾝで輸送
6) 設備稼働時期:
電力
2018年7月～
CO2（ガス）

石炭火力発電所

CO2回収（住友共同電力）（ESCAP ® ）パイプライン

化学工場（住友化学）＜特徴＞
・石炭火力排ガス由来CO2の商業利用は国内初・発電所(3号機)からの排出CO2の約4%を有効利用
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（3-7） ESCAP®の活用事例について
導入実績
愛媛県
新居浜市
中小企業、家庭、車など…
日本のCO2排出量

発電37%

１０.４億T-CO2(2020年度速報(2020年度）

その他大口事業、設備能力： 143ton-CO2/日
原料ガス： 石炭火力発電所燃焼排ｶﾞｽ
用途： 化学副原料
稼働開始： 2018年7月値)

大口運輸…
製鉄
11%

洋紙製造
1%
石油精製
セメント 化学素材
3%
2%
5%
国立環境研究所

主要６業種で排出量の60%を占める

日本の温室効果ガス排出量データ（1990～2020年度）速報値

https://www.nies.go.jp/gio/aboutghg/index.html

より、当社作成北海道
室蘭市

設備能力： 120ton-CO2/日
原料ガス： 製鉄所熱風炉排ｶﾞｽ
用途： 各種産業用途(溶接,食品,ﾄﾞﾗｲｱｲｽ等)
稼働開始： 2014年11月

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４．今後の展開

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(4-1)(4-1) 高性能吸収液の開発：概要※RITE様ご提供資料※RITE様からのご提供資料

NEDO事業（GI基金）/日本製鉄㈱と共同実施
COURSE50 Phase I（2008～2017）〃 Phase II（2018～2021）

GI基金事業等（2021～2029）（水溶液系吸収液）
RN-1~4（新規混合溶媒系吸収液）（混合溶媒系吸収液）
RN-X
RN-5,6RN-7
1.6GJ/t-CO
 非水溶媒の利用技術
2を確実にする吸収液開発
 2.0 GJ/t-CO2の性能（新規有機溶媒探索、組成検討、を開発し、1.6 GJ/t新規CAT-LABによるプロセス検討）
CO2の性能に到達
 標準液（MEA液*）
 水素還元高炉製鉄排ガス（CO2濃度より優れる
 触媒との相乗効果変動）に対応した吸収液開発
・劣化耐久性を確認
・金属腐食性

金属腐食性に対する技術開発
 金属腐食性低下
小型連続試験装置（CAT-LAB）

1 t/d-CO2
規模（CAT-1）

実ガスベンチ試験
 吸収液性能実証
 ガス中不純物影響評価
 プロセス要素技術
開発

30 t/d-CO2規模（CAT-30）
2.3 GJ/t-CO2達成

商用機ESCAP®**

パイロット
プラント試験

市村地球環境産業賞を受賞

適用先：製鉄排ガス（120t/d）

石炭火力燃焼排ガス（143t/d）社会実装

 水素還元高炉との連動試験による技術実証

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* MEA液：モノエタノールアミン水溶液®
** ESCAP ：日鉄エンジニアリング㈱の省エネ型CO2回収設備

3737

(4-2) CO2分離回収評価装置

当日ご紹介予定

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(4-3) ESCAP： セメント工場排ガスからのCO2分離回収・利用実証
 NEDO事業 2022年度「エネルギー消費の効率化に資する我が国技術の国際実証事業／タイ王国及び東南
アジア周辺国におけるCCUS技術の社会実装を実現するためのセメント工場排ガスからのCO2分離回収・利用実証研究（タイ王国及び東南アジア周辺国）／実証要件適合性等調査」
 概要：セメントキルンの排ガスから分離回収したCO2を、水電解装置で製造した水素とメタネーション装置で反応させカーボンニュートラルな合成メタンを製造し、セメント工場内で石炭燃料の代替エネルギーとして利用。
また、メタネーション装置の廃熱は、ESCAPで使用する熱エネルギーとして利用するCCUモデルの検証。
 パートナー： タイセメント最大手SCG CEMENT CO., LTD.およびTHE SIAM CEMENT(KAENG KHOI)CO., LTD.

図 SCGセメント工場CCUモデル
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（4-4）今後の展開◆CCS，海外EOR（石油増進回収）向けの適用検討を実施中◆セメント工場、化学工場、焼却施設からの回収、及びメタン原料等への有効利用（CCU)の適用検討を実施中

セメント工場
焼却施設
化学工場

化学原料や燃料としての有効利用

導入実績
北海道
室蘭市

設備能力： 120ton-CO2/日
原料ガス： 製鉄所熱風炉排ｶﾞｽ
用途： 各種産業用途(溶接,食品,ﾄﾞﾗｲｱｲｽ等)
稼働開始： 2014年11月

愛媛県
新居浜市

設備能力： 143ton-CO2/日
原料ガス： 石炭火力発電所燃焼排ｶﾞｽ
用途： 化学副原料
稼働開始： 2018年7月⇒国内炭酸ガス生産量（ドライアイス含む）の約8％相当のCCUに貢献
Copyright©2023
Copyright©2024
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CO.,CO.,
LTD.LTD.
All Rights
All Rights
Reserved.
Reserved.

4040

本成果の一部は、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託業務「環境調和型プロセス技術の開発/水素還元等プロセス技術の開発（フェーズⅠ－STEP1）」（日本鉄鋼連盟 COURSE50）、および同研究開発委託・助成事業 (JPNP21019)の結果得られたものを活用しています。

ご清聴ありがとうございました

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