2019 Fiscal Year Annual Research Report
Support for development of high-performance tar reformer by detailed analysis of tar components in syngas
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17K07038
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
村上 高広 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (70335107)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 肇 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (20358203)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | タール / ガスクロマトグラフ質量分析 / 電界脱離質量分析 / 流動層 / ガス化 / 褐炭 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、石炭等のガス化で副生するタール成分の全体像を明らかにすることを目的とする。方法として、ガスクロマトグラフ質量分析（GC/MS）および電界脱離質量分析（FD-MS）の分析手法を組合せ、これらを総合的に解析することにより、従来行われていた分子量300程度までの低分子側のタールに加え、これまで見落としていた分子量300以上の中・高分子側までのタール全成分を詳細に明らかにする。
実験室規模の流動層ガス化炉を用いて、実用的な温度である1123Kにて、熱分解条件（水蒸気供給なし）から水蒸気ガス化条件においてそれぞれ褐炭をガス化させ、得られた合成ガス中のタール成分について、本研究で提案したGC/MSおよびFD-MSを組合せた解析法により検討した。結果として、供給水蒸気量が増加するほど改質効果によりガス収率は増加し、タール濃度は減少することが分かった。タールの主成分については、広範に実施したガス化条件全てにおいて置換基を持たない多環芳香族炭化水素（PAHs）からなり、分子量の範囲においても差異は生じなかった。本結果は1173Kと温度を高くした条件においてもほとんど差異は生じなかった。一方、873Kの低温で褐炭を水蒸気ガス化させ、得られたタールを前述した解析法により検討し、1123Kで得られたタール成分と比較した。結果として、873Kでは置換基を持たないPAHsに加え、フェノールやピリジンの骨格を有する成分、メチル基を有するPAHsなど多種のタール成分を有することが分かった。これらのタールが1123Kの温度条件では、芳香化合物の縮合反応、置換基の脱離反応を経て、その主成分は置換基を持たないPAHsとなると考えられる。以上より、提案したタール成分の解析法は、ガス化剤、温度条件など広範な範囲において適用できることが分かった。
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