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公開番号2025154213
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-10
出願番号2024057086
出願日2024-03-29
発明の名称バイオマス燃料の製造方法及びバイオマス燃料
出願人出光興産株式会社
代理人弁理士法人樹之下知的財産事務所
主分類C10L 5/44 20060101AFI20251002BHJP(石油,ガスまたはコークス工業;一酸化炭素を含有する工業ガス;燃料;潤滑剤;でい炭)
要約【課題】自然発熱性を抑制したバイオマス燃料の製造方法を提供すること。
【解決手段】バイオマスを加熱して半炭化することにより、炭素含有率が61質量%未満である半炭化物を得る工程と、前記半炭化物を、酸素濃度が3体積%以上13体積%以下の雰囲気下、120℃以上220℃以下、かつ12分以上240分以下の条件で加熱することで前記半炭化物を酸化させる酸化工程と、を含む、バイオマス燃料の製造方法。
【選択図】なし
特許請求の範囲【請求項１】
バイオマスを加熱して半炭化することにより、炭素含有率が６１質量％未満である半炭化物を得る工程と、
前記半炭化物を、酸素濃度が３体積％以上１３体積％以下の雰囲気下、１２０℃以上２２０℃以下、かつ１２分以上２４０分以下の条件で加熱することで前記半炭化物を酸化させる酸化工程と、を含む、
バイオマス燃料の製造方法。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記半炭化物は、粉状、ペレット状、ブリケット状、又はチップ状である、
請求項１に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項３】
前記半炭化物を得る工程で得られる前記半炭化物は、ペレット状であり、
前記バイオマスを含むバイオマスペレットを２２０℃以上３２０℃以下で加熱するか、又は
半炭化された半炭化バイオマスをペレット状に成型することで得られる、
請求項１または請求項２に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項４】
前記半炭化物を得る工程で得られる前記半炭化物は、ブリケット状であり、
前記バイオマスを含むバイオマスブリケットを２２０℃以上３２０℃以下で加熱するか、又は
半炭化された半炭化バイオマスをブリケット状に成型することで得られる、
請求項１または請求項２に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項５】
前記半炭化バイオマスは、
前記バイオマスを２２０℃以上３２０℃以下で加熱するか、又は
前記バイオマスを水蒸気爆砕することで得られる、
請求項３または請求項４に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項６】
前記半炭化物を得る工程で得られる前記半炭化物は、チップ状であり、
チップ状の前記バイオマスを２２０℃以上３２０℃以下で加熱することで得られる、
請求項１または請求項２に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項７】
前記半炭化物を得る工程で得られる前記半炭化物は、粉状であり、
前記バイオマスを水蒸気爆砕することで得られる、又は
前記バイオマスを粉状に粉砕した後、粉状の前記バイオマスを２２０℃以上３２０℃以下で加熱することで得られる、
請求項１または請求項２に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項８】
前記酸化工程は、前記半炭化物を、酸素濃度が５体積％以上１０体積％以下の雰囲気下、１５０℃以上２１５℃以下、かつ３０分以上２４０分以下の条件で加熱する工程である、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項９】
前記酸化工程において、前記半炭化物を１８０℃以上２１５℃以下で加熱する場合、
前記酸化工程は、酸素濃度が７体積％以上１３体積％以下の雰囲気下、かつ６０分以上２４０分以下の条件で加熱する工程である、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【請求項１０】
前記バイオマスは、木質系バイオマス、草本系バイオマス、農作物残渣バイオマス、及びパーム椰子バイオマスからなる群から選択される少なくとも１種である、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載のバイオマス燃料の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、バイオマス燃料の製造方法及びバイオマス燃料に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の原因とされるＣＯ
２
排出量削減に向け、バイオマス燃料の開発が行われている。バイオマス燃料の粉砕性及び発熱量を向上させるため、バイオマスを炭化処理する方法が提案されている。
例えば、特許文献１には、石炭と混合して若しくは単独で粉砕され微粉燃料として用いられる固体燃料を、バイオマスを酸素欠乏雰囲気下で加熱することにより製造する固体燃料製造方法が開示されている。この固体燃料製造方法は、植物の殻類、実、種子を含む硬質バイオマスを、酸素濃度１～５％で且つ処理温度３５０～４００℃で３０～９０分加熱して炭化処理することにより前記固体燃料を製造することを特徴とする。
また、特許文献２には、バイオマスから、炭素含有率が６１重量％以上であるバイオマス炭化物を得る乾留工程と、酸素濃度が２～１３体積％である雰囲気中、前記バイオマス炭化物を２００℃以上に加熱する酸化工程と、を有する炭素材の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－１９１０８５号公報
特開２０２３－０２４２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
バイオマスを炭化処理することで得られる固体燃料は、発熱量及び粉砕性が向上する利点がある一方で、バイオマスの化学構造が変化することによって、空気中の酸素と反応し易くなることが知られている。そのため、特許文献１に記載の固体燃料は自然発熱し易い性質を有すると考えられる。
また、特許文献２に記載の方法では、高い炭素含有率のバイオマス炭化物を得た後に酸化工程を実施することで自然発熱性の抑制を図っている。しかし、高い炭素含有率のバイオマス炭化物は、元々自然発熱し易い性質を有するため、このようなバイオマス炭化物を用いる特許文献２の方法には、自然発熱性を十分抑制する点で検討の余地がある。
【０００５】
本発明の目的は、自然発熱性を抑制したバイオマス燃料の製造方法及びバイオマス燃料を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
［１］バイオマスを加熱して半炭化することにより、炭素含有率が６１質量％未満である半炭化物を得る工程と、前記半炭化物を、酸素濃度が３体積％以上１３体積％以下の雰囲気下、１２０℃以上２２０℃以下、かつ１２分以上２４０分以下の条件で加熱することで前記半炭化物を酸化させる酸化工程と、を含む、
バイオマス燃料の製造方法。
［２］前記半炭化物は、粉状、ペレット状、ブリケット状、又はチップ状である、
前記［１］に記載のバイオマス燃料の製造方法。
［３］前記半炭化物を得る工程で得られる前記半炭化物は、ペレット状であり、前記バイオマスを含むバイオマスペレットを２２０℃以上３２０℃以下で加熱するか、又は半炭化された半炭化バイオマスをペレット状に成型することで得られる、
前記［１］または［２］に記載のバイオマス燃料の製造方法。
［４］前記半炭化物を得る工程で得られる前記半炭化物は、ブリケット状であり、前記バイオマスを含むバイオマスブリケットを２２０℃以上３２０℃以下で加熱するか、又は
半炭化された半炭化バイオマスをブリケット状に成型することで得られる、
前記［１］または［２］に記載のバイオマス燃料の製造方法。
［５］前記半炭化バイオマスは、前記バイオマスを２２０℃以上３２０℃以下で加熱するか、又は前記バイオマスを水蒸気爆砕することで得られる、
前記［３］または［４］に記載のバイオマス燃料の製造方法。
［６］前記半炭化物を得る工程で得られる前記半炭化物は、チップ状であり、チップ状の前記バイオマスを２２０℃以上３２０℃以下で加熱することで得られる、
前記［１］または［２］に記載のバイオマス燃料の製造方法。
［７］前記半炭化物を得る工程で得られる前記半炭化物は、粉状であり、前記バイオマスを水蒸気爆砕することで得られる、又は前記バイオマスを粉状に粉砕した後、粉状の前記バイオマスを２２０℃以上３２０℃以下で加熱することで得られる、
前記［１］または［２］に記載のバイオマス燃料の製造方法。
［８］前記酸化工程は、前記半炭化物を、酸素濃度が５体積％以上１０体積％以下の雰囲気下、１５０℃以上２１５℃以下、かつ３０分以上２４０分以下の条件で加熱する工程である、
前記［１］から［７］のいずれか一項に記載のバイオマス燃料の製造方法。
［９］前記酸化工程において、前記半炭化物を１８０℃以上２１５℃以下で加熱する場合、前記酸化工程は、酸素濃度が７体積％以上１３体積％以下の雰囲気下、かつ６０分以上２４０分以下の条件で加熱する工程である、
前記［１］から［７］のいずれか一項に記載のバイオマス燃料の製造方法。
［１０］前記バイオマスは、木質系バイオマス、草本系バイオマス、農作物残渣バイオマス、及びパーム椰子バイオマスからなる群から選択される少なくとも１種である、
前記［１］から［９］のいずれか一項に記載のバイオマス燃料の製造方法。
【０００７】
［１１］バイオマス燃料であって、前記バイオマス燃料中における炭素含有率が６１質量％未満であり、示差走査熱量計を用いて、酸素雰囲気下、１４０℃で２０分間保持させたときの発熱量が、８．０Ｊ／ｇ以下であり、前記バイオマス燃料中における水素原子と炭素原子とのモル比（水素原子のモル数／炭素原子のモル数）が、１．０８以上１．２１以下である、
バイオマス燃料。
［１２］示差走査熱量計を用いて、酸素雰囲気下、１４０℃で２０分間保持させたときの発熱量が、５．０Ｊ／ｇ超えである、
前記［１１］に記載のバイオマス燃料。
［１３］前記バイオマスは、木質系バイオマス、草本系バイオマス、農作物残渣バイオマス、及びパーム椰子バイオマスからなる群から選択される少なくとも１種である、
前記［１１］または［１２］に記載のバイオマス燃料。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、発熱量を確保しつつ、自然発熱性を抑制したバイオマス燃料の製造方法及びバイオマス燃料を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
実施例１～４及び比較例１～３のバイオマス燃料の高位発熱量及びＤＳＣによる発熱量の関係を示すグラフである。
実施例１～８及び比較例３のバイオマス燃料の高位発熱量及びＤＳＣによる発熱量の関係を示すグラフである。
実施例７、実施例１１～１２及び比較例３のバイオマス燃料の高位発熱量及びＤＳＣによる発熱量の関係を示すグラフである。
実施例１～４及び比較例１～３のバイオマス燃料中のモル比（Ｈ／Ｃ）及びＤＳＣによる発熱量の関係を示すグラフである。
実施例１～８及び比較例３のバイオマス燃料中のモル比（Ｈ／Ｃ）及びＤＳＣによる発熱量の関係を示すグラフである。
実施例７、実施例１１～１２及び比較例３のバイオマス燃料中のモル比（Ｈ／Ｃ）及びＤＳＣによる発熱量の関係を示すグラフである。
実施例１～４及び比較例１～３のバイオマス燃料の燃料比及びＤＳＣによる発熱量の関係を示すグラフである。
実施例１～８及び比較例３のバイオマス燃料の燃料比及びＤＳＣによる発熱量の関係を示すグラフである。
実施例７、実施例１１～１２及び比較例３のバイオマス燃料の燃料比及びＤＳＣによる発熱量の関係を示すグラフである。
実施例１１～１２及び比較例３～４について、電気炉内へ試料を入れてからの経過時間と試料温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前に記載される数値を下限値とし、「～」の後に記載される数値を上限値として含む範囲を意味する。
本明細書において、質量パーセント濃度（単位：質量％（ｍａｓｓ％））と、重量パーセント濃度（単位：重量％（ｗｔ％））とは同じ値である。
（【００１１】以降は省略されています）

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