未来を拓く無機膜
環境・エネルギー技術シンポジウム
東京大学 伊藤国際学術研究センター
2019年11月7日

Corporate Overview
DDR型ゼオライト膜プロセスによるIntroduction
CO2分離への取り組み
⽇揮グローバル株式会社
オイル＆ガスプロジェクトカンパニー
技術イノベーションセンター

近松 伸康© 2019 JGC Corporation

⽇揮グループの新体制
2019年10⽉1⽇に⽇揮グループは持株会社体制に移⾏しました2© 2019 JGC Corporation

https://www.jgc.com/jp/news/2019/20191001_01.htmlCopyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

⽇揮グローバル株式会社
名称

日揮グローバル株式会社
ＪＧＣ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

本社

神奈川県横浜市西区みなとみらい

売上高 ６，１９２億円(旧日揮(株) 2018年度)
日揮グローバル、他↓

3© 2019 JGC Corporation

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

⽬次

1. 取り組みの背景
2. DDR型ゼオライト膜プロセスの特徴
3. 未来を拓く商業化への取り組み

4© 2019 JGC Corporation

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

⽬次

1. 取り組みの背景
2. DDR型ゼオライト膜プロセスの特徴
3. 未来を拓く商業化への取り組み

5© 2019 JGC Corporation

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

世界のサワー天然ガスの埋蔵量
多くの天然ガス田はCO2を含有しており、CO2分離が必要

6© 2019 JGC Corporation

Copyright© 2017(Source: http://archive.amecfw.com/file.axd?pointerID=55a7ba2d8b0c1e0e04f11a62&sid=635726523333160000,
page5) JGC Corporation All Rights Reserved

CO2-EORによる⽯油増産
製品ガス
CO2 圧入リサイクルCO2

CO2 分離回収装置

原油産出

随伴ガスはCO2を含有
原油 &随伴ガス

CO2Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

7© 2019 JGC Corporation(Source: The National Energy Technology Laboratory, Carbon Dioxide Enhanced Oil Recovery, 2010.)

CO2を分離することで、製品ガス(メタン等)を得て、CO2をリサイクル利用

商業装置におけるCO2分離プロセスの構成例
CO2分離
⾼濃度CO2含有
天然ガス／随伴ガス

炭化⽔素ガス

CO2 < 3 %

膜分離
化学吸収
CO2

CO2 < 50 ppm

CO2天然ガス（パイプライン）液化天然ガス（LNG）

圧縮

CO2（CO2 –EORor CCS）

 パイプライン向け天然ガス : 膜分離のみで適⽤可 LNG向け天然ガス : 膜分離と化学吸収の併⽤

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

8© 2019 JGC Corporation

膜分離は⾼濃度CO2を含む炭化⽔素からのCO2分離において重要な技術である

既存のCO2分離膜技術の課題
 既存のCO2分離膜技術︓ ⾼分⼦膜
 技術的には確⽴、商業実績あり
 スケールアップは容易

しかし…
 ⾼いCO2分圧では可塑化のために分離性能が低下
 CO2/メタン選択性が低いため、メタンロスが⼤ ⾼濃度CO2ガスの分離には、新しい技術が必要
 ⾼い選択性と、可塑化しない分離膜はないか︖

 無機分離膜の中でも、”DDR型ゼオライト膜“に着⽬
Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

9© 2019 JGC Corporation

 ⽇揮のアプローチ⽬次

1. 取り組みの背景
2. DDR型ゼオライト膜プロセスの特徴
3. 未来を拓く商業化への取り組み

10© 2019 JGC Corporation

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved⽇本ガイシ(株)との共同開発
日揮グローバル(株) 天然ガス精製・液化プラントの実績

日本ガイシ(株) セラミックフィルターの国内最大メーカー

 スケールアップ・プロセス化の知見

 セラミック製品の豊富な開発実績

実証試験の実施
経済性評価
プロセス設計セラミック膜の開発

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved11© 2019 JGC Corporation

DDR型ゼオライト膜プロセスによる天然ガス／随伴ガスからのCO2分離の開発

12© 2019 JGC Corporation

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

DDR型ゼオライト膜エレメント（商業規模）

CO2CO2CO2

 直径 : 180mm, ⻑さ : 1,000mm
 総表⾯積 : 12m2
 膜エレメント構造 : モノリス
 操作圧⼒ : ~ 8MPaG

DDR 膜エレメント

CO2CO2CO2

DDR型
ゼオライト

セル
Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

13© 2019 JGC Corporation

基材

DDR型ゼオライト膜の特徴(1) – ⾼表⾯積
世界最⼤級

単管式ゼオライト膜

ガス分離⽤ゼオライト膜エレメント(17 mmΦ  1,150 mm)

180 mmϕ

1,000 mm×200 倍Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

14© 2019 JGC Corporation

⾼表⾯積 (12m2)

・・・

DDR型ゼオライト膜の特徴(2) – CO2/メタン分離性能
ナノ多孔体構造
CO2/メタン分離に適した細孔径を有する
0.36 nm  0.44 nm

1000Gas permeance[109 mol/m2/s/Pa]

H2100O2He

N2Ar

10CH4C3H60.20.3

C3H8CF40.40.5

Kinetic diameter [nm]K. Yajima et al., Presentation
at the13thJGC
Int.Corporation
Conf. Inorg.
Membr.,
Copyright© 2017All Rights
Reserved
6-9 July, 2014, Brisbane, Australia.

15© 2019 JGC Corporation

http://www.iza-structure.org/databases/

C2H4C2H6

1DDR-type zeolite

CO2DDR型ゼオライト膜の特徴(3) – ⾼CO2分圧への耐性
 DDR型ゼオライト膜は⾼圧、⾼CO2濃度の条件下で使⽤可ガス供給圧⼒

DDR型ゼオライト膜

⾼CO2 分圧条件でも劣化無し

既存の⾼分⼦膜

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

16© 2019 JGC Corporation

CO2濃度

⾼圧でのガス透過性能 – ラボ試験(1/2)
⾼圧(〜8MPaG)でのCO2透過性能
Feed gas: CO2/CH4 = (6167 mol%/3339 mol%), Temperature: 4447 C

ラボ試験⽤⼩型膜 優れたCO2透過性能
 ⾼いCO2/メタン分離性能

17© 2019 JGC Corporation

Copyright© 20172019,
JGC CorporationAll Rights Reserved
J. Okazaki et al., Sep. Purif.
Technol.,
218, 200205.

⾼圧でのガス透過性能 – ラボ試験(2/2)
⾼圧でのCO2 透過性能の経時変化
Feed gas: CO2/CH4 = (6571 mol%/2935 mol%), Temperature: 5860 C
Transmembrane pressure difference: 7.47.7 MPa

ラボ試験⽤⼩型膜

Copyright© 20172019,
JGC Corporation
All Rights Reserved
J. Okazaki et al., Sep. Purif.
Technol.,
218, 200205.

18© 2019 JGC Corporation

 安定したCO2 透過性能（〜140時間）

⽬次

1. 取り組みの背景
2. DDR型ゼオライト膜プロセスの特徴
3. 未来を拓く商業化への取り組み

19© 2019 JGC Corporation

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

DDR型ゼオライト膜プロセスの商業化へのロードマップ 現在はフィールドテスト段階
CO2-EOR油田で無機膜での初めての実ガス試験

社会実装

データ採取のラボ試験

フィールドテスト

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved20© 2019 JGC Corporation

最適な膜の評価、選定

DDR型ゼオライト膜プロセスの開発現状
開発項目
ラボ試験

商業化

状況

 耐圧性のある分離膜エレメントの製作完了 高圧、高CO2分圧下での分離性能データの取得完了

 共存不純物の影響評価

完了 商業サイズエレメントの製作完了

 分離膜モジュールの設計完了

 実ガスでのフィールドテスト

実施中

21

© 2019 JGC Corporation

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved商業膜による実ガスでのフィールドテストの概要
大型実証試験をJOGMECと共同で実施
場所

アメリカ合衆国テキサス州

対象ガス

原油生産時の随伴ガス

Capacity

3 MMSCFD (million cubic feet per day)計画

• 2019年2月より試験設備の設計開始• 設備完成後、約1年間の試験実施

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved22© 2019 JGC Corporation

JOGMEC： 独立行政法人 石油天然ガス・金属鉱物資源機構

対象油⽥のCO2-EOR設備と本実証試験の関係
2019年2月25日 日揮株式会社ニュースリリース

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved23© 2019 JGC Corporation

https://www.jgc.com/jp/news/2019/20190225.html

膜プロセスによるCO2/メタン分離の適⽤先

CO2含有天然ガス田

CO2‐EOR
商業装置規模(大)Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved24© 2019 JGC Corporation

メタン発酵(Enhanced OilRecovery)⽇揮によるCO2分離とカーボンマネジメントへの取り組み
HiPACT
化学吸収法

DDR型ゼオライト膜

分離・回収
⾼効率CO2分離膜

⾼圧再⽣型CO2回収プロセス

セルビア共和国

排出抑制

CO2フリーアンモニア

CO2サイクル永続的発展の担い⼿

利⽤

産油国向け
CO2-EORスタディ
炭酸塩固定化検討
CCS設備のEPC

再⽣Waste tochemical

CO2分離・回収・地下貯留Photo) http://www.japanccs.com/en/business/demonstration/
Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved625© 2019 JGC Corporation

再⽣可能エネルギーによるアンモニア製造

貯蔵

まとめ
 DDR型ゼオライト膜プロセスによるCO2分離の特徴
 ⾼表⾯積(単位容積あたり) ⾼いCO2/CH4分離性能
 ⾼いCO2 分圧への耐性
 DDR型ゼオライト膜プロセスは、天然ガス処理およびCO2-EORにおける随伴ガス処理に適する
 DDR型ゼオライト膜プロセスの⼤型実証を世界で初めて開始

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved26© 2019 JGC Corporation

DDR型ゼオライト膜プロセスの社会実装にご期待ください !

謝辞

本発表に⽰した⼤型実証試験はJOGMEC（独⽴⾏政法⼈ ⽯油天然ガス・⾦属鉱物資源機構）の平成30年度－平成33年度技術ソリューション事業「DDR膜によるCO2分離回収技術のフィールド実証試験」による共同事業において遂⾏中です。
ご⽀援・ご協⼒に感謝申し上げます。

27© 2019 JGC Corporation

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved

問い合わせ先

⽇揮グローバル株式会社
オイル＆ガスプロジェクトカンパニー
技術イノベーションセンター
近松 伸康
chikamatsu.nobuyasu@jgc.com
⽇揮の技術開発に関する問い合わせ先
technology@jgc.com

28© 2019 JGC Corporation

Copyright © 2017 JGC Corporation All Rights Reserved