2015.10.2 革新的CO2膜分離技術シンポジウム 講演 ５ Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 海外のCO2分離回収技術の最新動向 次世代型膜モジュール技術研究組合 技術部長 甲斐 照彦 1 内容 Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 米国DOEのNETL 2015 CO2 Capture Technology Meeting 及び新規採択プロジェクトを基に 海外のCO2分離回収技術の最新動向を紹介 １） NETL 2015 CO2 Capture Technology Meeting ２） DOE新規採択プロジェクト 2 １） NETL 2015 CO2 Capture Technology Meeting Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 日時： 2015年6月23-25日 場所： ピッツバーグ（米国） 参加者数： 約175名 主催： 米国国立エネルギー技術研究所（NETL） 3 Welcoming Remarks and NETL Overview Sean Plasynski, The NETL Director for the Strategic Center for Coal Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 主催者NETLからの発表 ・CO2回収貯留（CCS）のコスト内訳： Capture:73%, Compression : 11%, Transport: 3%, Storage: 13% →分離回収と圧縮で全体の84% ・DOE/NETL研究開発目標： 2012年から2020年にかけて 回収コスト約$60/t-CO2→$40/t-CO2に削減 （2025年までに実証試験） ・目標達成に向け、DOE/NETLはリーダーシップを取って、 1) 実ガス、実条件での更なる回収プロセスの実証試験、実環境での試験 2) 現行技術に替わる材料・プロセス（Transformational technologies）の開発促進 http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Events/2015/co2captureproceedings/S-Plasynski-NETL-Fueling-theFuture.pdf 4 POST-COMBUSTION MEMBRANE-BASED CAPTURE Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 Bench Scale Development of a Hybrid Membrane-Absorption CO2 Capture Process Brice Freeman, Membrane Technology & Research, Inc. アミン吸収法に膜分離技術を組み合わせた膜－吸収法ハイブリッドプロセス 膜 ： MTR アミン吸収法： テキサス大学（UT Austin）の開発プロセス（PZ, PZ/MDEA） ・膜透過ガス（air sweep）を石炭燃焼ボイラに供給、燃焼排ガスのCO2を高濃度化（> 20%） ・90%回収、膜性能を2000 GPU（CO2透過）、 CO2/N2選択性50としてモデリング http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Events/2015/co2captureproceedings/B-Freeman-MTR-HybridMembrane-Absorption-CO2-Capture.pdf 5 POST-COMBUSTION MEMBRANE-BASED CAPTURE Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 Novel Inorganic/Polymer Composite Membranes for CO2 Capture Winston Ho, The Ohio State University アミン系高分子－ゼオライト複合材料膜 ・高分子層では、アミノ基によるバイカーボネート生成でCO2を促進輸送 ・NCCC（National carbon capture center）にて200 hの連続試験 →810 GPU & 200 CO2/N2 selectivity at 57℃ http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Events/2015/co2captureproceedings/W-Ho-OSU-InorganicPolymer-Composite-Membranes.pdf 6 POST-COMBUSTION MEMBRANE-BASED CAPTURE Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 Pilot Testing of a Membrane System for Post-Combustion CO2 Capture Tim Merkel, Membrane Technology & Research, Inc. MTRの膜を用いたCO2分離回収プロセス 石炭火力発電プラントからのPCC実施 試験事業（20 t-CO2/day @ NCCC） ・連続試験： 安定したシステムパフォーマンスを確認 ・2段プロセスのコスト試算： 回収率40-60%で低コスト（部分回収向き） http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Events/2015/co2captureproceedings/T-Merkel-MTR-Pilot-MembraneCO2-Capture.pdf 7 POST-COMBUSTION SOLVENT-BASED CAPTURE Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 An Advanced Catalytic Solvent for Lower Cost Post-Combustion CO2 Capture in a Coal-Fired Power Plant Cameron Lippert, University of Kentucky Center for Applied Energy Research (CAER) ・CAERの技術（吸収液、脱水膜など）を融合した低コストCO2分離回収システム の開発／コンセプトの検証とパイロット試験（0.1 MWth） ・吸収液：アミン系吸収液／Zn系触媒（145℃加熱（150h）後も活性を維持） ・膜モジュールによる脱水プロセス導入で再生エネルギー低減（Y型ゼオライト膜） http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Events/2015/co2captureproceedings/C-Lippert-CAER-UK-AdvancedCatalytic-Solvent.pdf 8 POST-COMBUSTION SORBENT-BASED CAPTURE Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 Rapid Temperature Swing Adsorption Using Polymeric–Supported Amine Hollow Fiber Material Ryan P. Lively, Georgia Institute of Technology ・中空糸状固体吸収材 ・Rapid temperature swing adsorption（RTSA）を検討 ・スケールアップ、コスト等は今後の検討課題 http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Events/2015/co2captureproceedings/R-Lively-GIT-RTSA-UsingPolymeric-Supported-Hollow-Fiber.pdf 9 PRE-COMBUSTION CAPTURE PROJECTS Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 High-Temperature Polymer-Based Membrane Systems for Pre-Combustion CO2 Capture Kathryn A. Berchtold, Los Alamos National Laboratory ・Polybenzimidazole（PBI）膜によるH2/CO2分離 ・PBI hollow fiber membrane：> 200 GPU, H2/CO2選択性≈25を達成 http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Events/2015/co2captureproceedings/K-Berchtold-LANL-HighTemperature-Polymer-Mebranes-for-Pre-C.pdf 10 PRE-COMBUSTION CAPTURE PROJECTS Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 Robust and Energy Efficient Dual Stage Membrane-Based Process for Enhanced CO2 Recovery Richard Ciora, Media and Process Technology, Inc. ・炭素膜を用いたメンブレンリアクターとPd合金膜（Pd-Cu, Pd-Ag）の2段プロセス ・NCCCにおいて、800 psig（5.5 MPaG）の高圧ベンチ試験を予定 http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Events/2015/co2captureproceedings/R-Ciora-MPT-Dual-StageMembrane-for-Pre-C.pdf 11 TRANSFORMATIONAL TECHNOLOGIES Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 Microencapsulation and Advanced Manufacturing to Enable New Solvents for Carbon Capture Joshuah Stolaroff, Lawrence Livermore National Laboratory ・シリコーンのカプセル中に化学吸収液を封入した新規吸収材を開発 マイクロサイズのカプセルの表面で、十分な気液接触面を確保 ・固体吸収材と同様のプロセスで使用可能（流動床、移動床、固定床） ・カプセルのスケールアップ作製法を検討中 http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Events/2015/co2captureproceedings/J-Stolaroff-LLNLMicroencapsulation-and-Advanced-Manufacturing.pdf 12 National Carbon Capture Center (NCCC): Post-Combustion Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 実ガスを用いた実証試験 http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Events/2015/co2captureproceedings/P-Crossley-SCS-NCCC-PostCombustion.pdf 13 National Carbon Capture Center (NCCC): Pre-Combustion Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 実ガスを用いた実証試験 http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Events/2015/co2captureproceedings/J-Socha-SCS-NCCC-PreCombustionpdf.pdf 14 各分離回収技術のエネルギー削減ポテンシャル Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 http://www.netl.doe.gov/File%20Library/Events/2015/co2captureproceedings/J-Kemper-IEAGHG-EmergingCO2-Capture.pdf#search='JKemperIEAGHGEmergingCO2Capture' 15 ２）DOE新規採択プロジェクト Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 DOE Selects 16 Transformational Carbon Capture Technologies Projects for Funding * August 13, 2015 石炭火力発電のための新規CO2分離回収技術の開発 Research funded by this program is expected to help overcome limitations of singular, standard gas treatment systems, such as those based on solvents, sorbents, or membranes alone. → 吸収液、吸着剤、膜等のCO2分離回収技術（単独技術） の限界を超える * http://energy.gov/fe/articles/doe-selects-16-transformational-carbon-capture-technologiesprojects-funding 17 採択PJ（14件*）におけるCO2回収技術の組合せ ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ ⑩ ⑪ ⑫ ⑬ ⑭ Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 膜分離法＋吸収法 高分子繊維＋MOF（吸着法） 膜分離法＋吸収法 金属イオン＋アミン（吸収法） デンドリマー＋MOF（固体吸収材） アミン＋多孔質高分子（吸着法） 吸収液＋相分離（吸収法） イオン液体＋マイクロカプセル（固体吸収材） 分子ふるい高分子＋Pdナノ材料（膜分離法） 吸着法＋水性ガスシフト反応器 膜分離法＋吸収法＋水性ガスシフト反応器 膜分離法＋低温プロセス 吸収液＋非水系（吸収法） 膜分離法＋水性ガスシフト反応器 *：微細藻類関連（2件）を除く 17 まとめ Molecular Gate Membrane CO2 H2 CO2 １） NETL 2015 CO2 Capture Technology Meeting ・分離膜、吸収液、固体吸収材等の各プロセスにおいて、 新規技術の開発から実ガスを用いた実証試験まで、 幅広い内容のプロジェクトが採択され、実施されている。 ２）DOE新規採択プロジェクト ・石炭火力発電に関する16件のプロジェクトが新規採択 総額30M US$ （約35億円）の研究支援 →DOEは今後の有力なCO2排出量削減技術として CO2分離回収技術を重要視している。 18 Molecular Gate Membrane ご清聴ありがとうございました CO2 H2 19 CO2
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