過熱水蒸気処理による木質資源の水素および高機能性炭化物への転換

通过过热蒸汽处理将木材资源转化为氢气和高功能碳化物

• 批准号: 16658069
• 负责人: 小藤田 久義
• 金额: $ 2.05万
• 依托单位: Iwate University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16658069/
• 关键词: バイオマス; 炭化; ガス化; 過熱水蒸気; 熱化学的変換; 水素

本研究では、森林系バイオマスの過熱水蒸気による熱化学的変換法に関する基礎データの収集を目的として、反応装置を設計・製作し、過熱水蒸気および窒素雰囲気下におけるカラマツ木材チップの炭化・ガス化を行うことにより、次のような知見が得られた。木材チップ200gから得られた炭化物の収率は、水蒸気処理炭化物が32.47%、窒素処理炭化物が34.33%で、同時に回収された発生ガスの量は水蒸気処理が97.8l、窒素処理では150.2lであった。これらの値から窒素分を除くと、それぞれ約79l(水素25%)および81l(水素17%)となった。炭化物の性状に関しては、窒素吸着試験結果などから、水蒸気処理炭化物は微細孔が比較的発達しているが、窒素処理炭化物では未発達であること、いずれの炭化物も市販の木炭とは異なった性能を有していることが示唆された。発生ガスについては、窒素処理と水蒸気処理との間に顕著な差は見られなかったが、2段階加熱処理によって水蒸気処理では約46%がガス化し、窒素処理では約41%がガス化した。これらの結果は従来の炭化処理において、通常600℃の炭化で発生するガスの割合が21.0%(炭が27.7%、留出液が51.3%)であることを考えると、本装置でのガス改質による効果と判断される。したがって、本装置を用いることによりタールの大部分を燃焼性のガスへ変換し得ることが明らかとなった。以上の結果から、本装置は過熱水蒸気による炭化・ガス化を行うにあたり十分な性能を有することが確認された。あわせて、炭化物の分析と発生ガスの成分分析により、過熱水蒸気による熱化学的変換法に関する基礎データの収集を行い、過熱水蒸気による熱化学的変換法に関する実用的可能性を評価することができた。

This study aims at the design and manufacture of the basic equipment for collection of materials and the equipment for reaction in the forest system, as well as the research on the thermochemical transformation method of superheated water evaporation and pyrolysis of wood. The yield of carbonized matter obtained from wood was 32.47% after steam treatment and 34.33% after cellulose treatment. The yield of carbonized matter obtained from wood was 97.8l after steam treatment and 150.2l after cellulose treatment. The water content is about 79l(25% water) and 81l(17% water). The charring properties are related to the absorption test results of carbon and phosphorus. The charring properties of carbon and phosphorus treated by water vapor are compared. About 46% of the samples were processed by two-stage heat treatment, and about 41% of the samples were processed by two-stage heat treatment. The results are as follows: In the case of carbonization treatment, the yield of carbonization at 600℃ is usually 21.0%(carbon is 27.7%, leaving liquid is 51.3%). Most of the combustion properties of the device are obtained from the combustion process. The above results confirm that the device has excellent performance in superheated water evaporation. Analysis of charred matter and composition analysis of superheated water vapor and thermochemical conversion method