CN117043129A - 反应器以及液体燃料合成方法 - Google Patents

Abstract

本发明的反应器(1)具备分离膜(30)、第一流路(11)以及第二流路(12)。第一流路(11)设置于所述分离膜(30)的非透过侧，第二流路(12)设置于分离膜(30)的透过侧。在第一流路(11)中流动所述原料气体，在第二流路(12)中流动吹扫气体。在分离膜(30)的侧视下，在第二流路(12)中流动的吹扫气体的流向与在第一流路(11)中流动的原料气体的流向相反。

Description

反应器以及液体燃料合成方法

技术领域

本发明涉及反应器以及液体燃料合成方法。

背景技术

近年来，开发了一种反应器，在从含有氢以及二氧化碳的原料气体向甲醇、乙醇等液体燃料(具体而言，常温常压下为液体状态的燃料)的转化反应中，通过将与液体燃料一起生成的水蒸气进行分离，能够提高转化效率。

例如，在专利文献1中，公开了一种反应器，其具备：分离膜；设置于分离膜的非透过侧的第一流路；以及设置于分离膜的透过侧的第二流路。向第一流路供给原料气体。向第二流路供给用于对透过了分离膜的水蒸气进行吹扫的吹扫气体。通过在第二流路中流动的吹扫气体，能够一边取入水蒸气一边吸收反应热，因此能够通过平衡位移效应来提高转化效率。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2018-8940号公报

发明内容

发明所要解决的课题

在此，在专利文献1所记载的反应器中，在第二流路中流动的所述吹扫气体的流向与在第一流路中流动的原料气体的流向相同，因此在第二流路的下游区域中，吹扫气体所包含的水蒸气量变多。

因此，无法使水蒸气从第一流路的下游区域向第二流路的下游区域顺畅地移动，水蒸气容易混入到液体燃料中。

本发明鉴于上述状况而作，其目的在于提供一种能够抑制水蒸气混入到液体燃料中的反应器以及反应器装置。

用于解决课题的手段

本发明所涉及的反应器具备分离膜、第一流路、第二流路以及催化剂。分离膜使从至少含有氢以及二氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过。第一流路设置于分离膜的非透过侧。在第一流路中流动原料气体。第二流路设置于分离膜的透过侧。在第二流路中，流动用于对透过了分离膜的水蒸气进行吹扫的吹扫气体。催化剂配置于第一流路，使从原料气体向液体燃料的转化反应进行。在分离膜的侧视下，在第二流路中流动的吹扫气体的流向与在第一流路中流动的原料气体的流向相反。

发明效果

根据本发明，能够提供一种能够抑制水蒸气混入到液体燃料中的反应器以及液体燃料合成方法。

附图说明

图1是实施方式所涉及的反应器1的立体图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图4是图2的C-C剖视图。

图5是实施方式所涉及的反应器1a的立体图。

图6是反应器1a的剖视图。

图7是实施方式所涉及的反应器装置的示意图。

图8是实施方式所涉及的反应器装置的示意图。

图9是表示变形例1所涉及的反应器的结构的示意图。

图10是表示变形例1所涉及的反应器的结构的示意图。

图11是实施方式所涉及的第一壳体的剖视图。

图12是实施方式所涉及的第一壳体的剖视图。

具体实施方式

接着，参照附图对本发明的实施方式进行说明。但是，附图是示意性的图，各尺寸的比率等有时与现实不同。

(反应器1)

图1是反应器1的立体图。图2是图1的A-A剖视图。图3是图1的B-B剖视图。图4是图2的C-C剖视图。

反应器1是用于使原料气体向液体燃料转化的所谓膜反应器。原料气体至少含有氢以及二氧化碳。原料气体也可以含有一氧化碳。原料气体也可以是所谓的合成气体(Syngas)。液体燃料是在常温常压下为液体状态的燃料、或者在常温加压状态下能够液化的燃料。作为在常温常压下为液体状态的燃料，例如可举出甲醇、乙醇、由C_nH_2(m-2n)(m为小于90的整数，n为小于30的整数)表示的液体燃料、以及它们的混合物。作为在常温加压状态下能够液化的燃料，例如可举出丙烷、丁烷、以及它们的混合物等。

例如，通过将包含二氧化碳以及氢的原料气体在催化剂存在下进行接触氢化来合成甲醇时的反应式(1)如下。

上述反应为平衡反应，为了提高转化效率以及反应速度这两者，优选在高温高压下(例如180℃以上、2MPa以上)实施。液体燃料在合成的时间点为气体状态，至少在从反应器1流出之前维持气体状态不变。反应器1优选具有适于所希望的液体燃料的合成条件的耐热性以及耐压性。

如图1所示，反应器1形成为整体型。所谓整体，是指具有在长边方向上贯通的多个孔的形状，是包括蜂窝的概念。反应器1具有第一端面S1、第二端面S2以及侧面S3。第一端面S1设置于第二端面S2的相反侧。侧面S3与第一端面S1以及第二端面S2的外缘相连。在本实施方式中，反应器1形成为圆柱状，但反应器1的外形并无特别限定。

如图1～图4所示，反应器1具备多孔质支承体10、催化剂20、分离膜30、第一密封部40以及第二密封部50。

多孔质支承体10是沿反应器1的长边方向延伸的柱体。多孔质支承体10由多孔质材料构成。

作为多孔质材料，能够使用陶瓷材料、金属材料、树脂材料等，特别优选陶瓷材料。作为陶瓷材料的骨料，例如，能够使用氧化铝(Al₂O₃)、二氧化钛(TiO₂)、莫来石(Al₂O₃·SiO₂)、陶瓷碎粒以及堇青石(Mg₂Al₄Si₅O₁₈)中的至少一者。作为陶瓷材料的无机结合材料，例如，能够使用二氧化钛、莫来石、易烧结性氧化铝、二氧化硅、玻璃粉、粘土矿物、易烧结性堇青石中的至少一者。但是，陶瓷材料也可以不包含无机结合材料。

如图2～图3所示，多孔质支承体10具有许多个第一流路11以及多个第二流路12。

如图4所示，各第一流路11沿着反应器1的长边方向形成。各第一流路11是贯通孔。各第一流路11分别在反应器1的第一端面S1以及第二端面S2开口。各第一流路11具有形成于第一端面S1的流入口e1、以及形成于第二端面S2的流出口e2。各第一流路11设置于分离膜30的非透过侧。在各第一流路11中流动原料气体。在各第一流路11内，配置催化剂20。第一流路11的数量、位置以及形状等能够适当变更。

各第二流路12设置于分离膜30的透过侧。在各第二流路12中，流动用于对透过了分离膜30的水蒸气进行吹扫的吹扫气体。作为吹扫气体，能够使用非活泼性气体(例如氮气)、空气等。第二流路12的数量、位置以及形状等能够适当变更。

在此，如图2～图3所示，各第二流路12由多个隔室13、流入狭缝14以及流出狭缝15构成。

多个隔室13沿着反应器1的短边方向(与长边方向垂直的方向)排列成一列。如图4所示，各隔室13沿着反应器1的长边方向形成。各隔室13的两端由第一以及第二封孔部17、18密封。第一以及第二封孔部17、18能够由上述的多孔质材料构成。

如图1所示，流入狭缝14形成于长边方向上的反应器1的一端部。所谓反应器1的一端部，是指在将反应器1沿长边方向进行了5等分的情况下，从液体燃料的流出侧的一端起到2/5为止的部分。流入狭缝14沿着反应器1的短边方向形成。如图2所示，流入狭缝14贯通多个隔室13。流入狭缝14的两端在侧面S3开口。流入狭缝14具有形成于侧面S3的一对流入口d1。一对流入口d1是长边方向上的第二流路12的一端。

如图1所示，流出狭缝15形成于长边方向上的反应器1的另一端部。所谓反应器1的另一端部，是指在将反应器1沿长边方向进行5等分的情况下，从原料气体的流入侧的另一端起到2/5为止的部分。流出狭缝15沿着反应器1的短边方向形成。如图3所示，流出狭缝15贯通多个隔室13。流出狭缝15的两端在侧面S3开口。流出狭缝15具有形成于侧面S3的一对排出口d2。一对排出口d2是长边方向上的第二流路12的另一端。

催化剂20配置于各第一流路11内。催化剂20优选填充于各第一流路11内，但也可以呈层状配置于分离膜30的表面。催化剂20如上述式(1)所示，使从原料气体向液体燃料的转化反应进行。

催化剂20能够使用适于向所希望的液体燃料的转化反应的已知的催化剂。作为催化剂20，例如，可举出金属催化剂(铜、钯等)、氧化物催化剂(氧化锌、氧化锆、氧化镓等)、以及将它们复合化而成的催化剂(铜-氧化锌、铜-氧化锌-氧化铝、铜-氧化锌-氧化铬-氧化铝、铜-钴-二氧化钛、以及对它们修饰了钯的催化剂等)。

分离膜30由多孔质支承体10支承。分离膜30包围第一流路11。分离膜30配置在第一流路11与第二流路12之间。

分离膜30使作为从原料气体向液体燃料的转化反应的生成物之一的水蒸气透过。由此，能够利用平衡位移效应使上述式(1)的反应平衡向生成物侧移动。

分离膜30优选具有100nmol/(s·Pa·m²)以上的水蒸气透过系数。水蒸气透过系数能够通过已知的方法(参照Ind.Eng.Chem.Res.,40,163-175(2001))来求出。

分离膜30优选具有100以上的分离系数。分离系数越大，则越容易使水蒸气透过，并且越难以使水蒸气以外的成分(氢、二氧化碳以及液体燃料等)透过。分离系数能够通过已知的方法(参照“Separation and Purification Technology 239(2020)116533”的Fig.1)来求出。

作为分离膜30，能够使用无机膜。无机膜具有耐热性、耐压性、耐水蒸气性，故而优选。作为无机膜，例如可举出沸石膜、二氧化硅膜、氧化铝膜、它们的复合膜等。特别是，硅元素(Si)与铝元素(Al)的摩尔比(Si/Al)为1.0以上且3.0以下的LTA型的沸石膜由于水蒸气透过性优异，故而优选。

如图1所示，第一密封部40覆盖多孔质支承体10的一端面。第一密封部40抑制原料气体侵入多孔质支承体10。如图4所示，第一密封部40形成为不堵塞第一流路11的流入口e1。第一密封部40覆盖第一封孔部17。第一密封部40能够由玻璃、金属、橡胶、树脂等构成。

如图1所示，第二密封部50覆盖多孔质支承体10的另一端面。第二密封部50抑制液体燃料侵入多孔质支承体10。如图4所示，第二密封部50形成为不堵塞第一流路11的流出口e2。第二密封部50覆盖第二封孔部18。第二密封部50能够由玻璃、金属、橡胶、树脂等构成。

(使用反应器1的液体燃料合成方法)

参照图4，对使用反应器1的液体燃料合成方法进行说明。

使用反应器1的液体燃料合成方法包括：一边使原料气体在设置于分离膜30的非透过侧的第一流路11中流动，一边使吹扫气体在设置于分离膜30的透过侧的第二流路12中流动的工序。

原料气体从第一流路11的流入口e1流入到第一流路11内。在第一流路11内，根据上述式(1)，与液体燃料一起生成水蒸气。所合成的液体燃料从第一流路11的流出口e2流出。在所合成的液体燃料中，也可以混合有未被用于转化反应的剩余原料气体。作为生成物的水蒸气依次透过分离膜30以及多孔质支承体10，向第二流路12移动。

吹扫气体从流入狭缝14的流入口d1流入后，从流入狭缝14流入到隔室13。接着，从流入狭缝14流入到隔室13的吹扫气体取入透过了分离膜30的水蒸气，并且一边吸收伴随转化反应而产生的反应热一边朝向流出狭缝15侧在隔室13内流动。到达流出狭缝15的吹扫气体从流出狭缝15的排出口d2排出。

在此，如图4所示，在分离膜30的侧视下，在第二流路12中流动的吹扫气体的流向与在第一流路11中流动的原料气体的流向相反。即，在第二流路12中流动的吹扫气体向与在第一流路11中流动的原料气体相对的流向流动。

因此，由于在第二流路12的上游区域(具体而言，隔室13的比长边方向中央靠流入口d1侧的流域)中流动的吹扫气体所包含的水蒸气量较少，因此能够使水蒸气从第一流路11的下游区域(具体而言，第一流路11的比长边方向中央靠流出口e2侧的流域)向第二流路的上游区域顺畅地移动。

其结果，能够从自第一流路11流出的液体燃料中高效地除去水蒸气，因此能够抑制水蒸气混入到液体燃料中的情况而得到高质量的液体燃料。

另外，在第一流路11中原料气体流动的流向，是指在将第一流路11中靠近原料气体源的一侧设为上游、将远离原料气体源的一侧设为下游的情况下，从上游朝向下游的流向。此外，在第二流路12中吹扫气体流动的流向，是指在将第二流路12中靠近吹扫气体源的一侧设为上游、将远离吹扫气体源的一侧设为下游的情况下，从上游朝向下游的流向。

(使用反应器1的反应器装置)

上述的反应器1能够单独使用，但也可以与后述的反应器1a连结而构成反应器装置100、200。以下，依次对反应器1a、反应器装置100以及反应器装置200进行说明。

[反应器1a]

反应器1a的结构与上述的反应器1a的结构相同。反应器1a与反应器1的不同点在于吹扫气体与原料气体向相同流向流动这一点。以下，主要对该不同点进行说明。

图5是反应器1a的立体图。图6是反应器1a的沿着长边方向的剖视图。

如图6所示，多孔质支承体10具有第三流路11a以及第四流路12a。

如图6所示，第三流路11a沿着反应器1a的长边方向形成。第三流路11a是贯通孔。第三流路11a分别在反应器1a的第一端面S1以及第二端面S2开口。第三流路11a具有形成于第一端面S1的流入口e3、以及形成于第二端面S2的流出口e4。第三流路11a设置于分离膜30a的非透过侧。在第三流路11a中流动原料气体。在第三流路11a内，配置催化剂20。

第四流路12a设置于分离膜30a的透过侧。在第四流路12a中，流动用于对透过了分离膜30a的水蒸气进行吹扫的吹扫气体。

在此，如图6所示，第四流路12a由隔室13、流出狭缝14a以及流入狭缝15a构成。

如图1所示，流出狭缝14a形成于长边方向上的反应器1a的一端部。所谓反应器1a的一端部，是指在将反应器1a沿长边方向进行了5等分的情况下，从液体燃料的流出侧的一端起到2/5为止的部分。流出狭缝14a沿着反应器1a的短边方向形成。流出狭缝14a贯通隔室13。流出狭缝14a的两端在侧面S3开口。流出狭缝14a具有形成于侧面S3的一对排出口d4。一对排出口d4是长边方向上的第四流路12a的一端。

如图1所示，流入狭缝15a形成于长边方向上的反应器1a的另一端部。所谓反应器1a的另一端部，是指在将反应器1a沿长边方向进行了5等分的情况下，从原料气体的流入侧的另一端到2/5为止的部分。流入狭缝15a沿着反应器1a的短边方向形成。流入狭缝15a贯通隔室13。流入狭缝15a的两端在侧面S3开口。流入狭缝15a具有形成于侧面S3的一对流入口d3。一对流入口d3是长边方向上的第四流路12a的另一端。

如上所述，在反应器1a中，流入狭缝和流出狭缝的位置与反应器1相反。

[使用反应器1a的液体燃料合成方法]

参照图6，对使用反应器1a的液体燃料合成方法进行说明。

使用反应器1a的液体燃料合成方法包括：一边使原料气体在设置于分离膜30a(第二分离膜的一例)的非透过侧的第三流路11a中流动，一边使吹扫气体在设置于分离膜30a的透过侧的第四流路12a中流动的工序。

原料气体从第三流路11a的流入口e3流入到第三流路11a内。在第三流路11a内，根据上述式(1)，从原料气体与液体燃料一起生成水蒸气。所合成的液体燃料从第三流路11a的流出口e4流出。在所合成的液体燃料中，也可以混合有未被用于转化反应的剩余原料气体。作为生成物之一的水蒸气依次透过分离膜30a以及多孔质支承体10，向第四流路12a移动。

吹扫气体从流入狭缝15a的流入口d3流入后，从流入狭缝15a流入到隔室13。接着，流入到隔室13的吹扫气体取入透过了分离膜30a的水蒸气，并且一边吸收伴随转化反应而产生的反应热一边朝向流出狭缝14a侧在隔室13内流动。到达流出狭缝14a的吹扫气体从流出狭缝14a的排出口d4排出。

在此，如图6所示，在分离膜30a的侧视下，在第四流路12a中流动的吹扫气体的流向与在第三流路11a中流动的原料气体的流向相同。即，在第四流路12a中流动的吹扫气体向与在第三流路11a中流动的原料气体平行的流向流动。

因此，能够从因原料气体浓度高而容易产生反应热的第三流路11a的上游区域(具体而言，第三流路11a的比长边方向中央靠流入口d3侧的流域)高效地吸收反应热。其结果，能够抑制催化剂20以及分离膜30的劣化，因此能够使反应器1a长寿命化。

[反应器装置100]

图7是反应器装置100的示意图。反应器装置100是反应器1的利用例之一。

反应器装置100具备反应器1(第一反应器的一例)、反应器1a(第二反应器的一例)、第一壳体H1以及第二壳体H2。

反应器1收容于第一壳体H1内。向第一壳体H1分别供给原料气体和第一吹扫气体。第一壳体H1内的空间被划分为第一吹扫气体不与原料气体以及液体燃料混合。在反应器1中合成的液体燃料与剩余原料气体一起从第一壳体H1流出。

反应器1a配置于反应器1的下游(即，后段)。反应器1a收容于第二壳体H2内。向第二壳体H2分别供给包含剩余原料气体的液体燃料和第二吹扫气体。第二壳体H2内的空间被划分为第二吹扫气体不与剩余原料气体以及液体燃料混合。在反应器1a中合成的液体燃料从第二壳体H2流出。

在此，在反应器1中，如图4所示，在分离膜30(第一分离膜的一例)的侧视下，在第二流路12中流动的第一吹扫气体的流向与在第一流路11中流动的原料气体的流向相同。因此，能够抑制水蒸气混入到液体燃料中的情况而得到高质量的液体燃料。

此外，在反应器1a中，如图6所示，在分离膜30a(第二分离膜的一例)的侧视下，在第四流路12a中流动的第二吹扫气体的流向与在第三流路11a中流动的原料气体的流向相同。因此，能够高效地吸收反应热而实现长寿命化。

这样，通过将反应器1以及反应器1a进行组合，能够兼顾液体燃料的质量提高和长寿命化。

另外，在图7中，形成于第一壳体H1的吹扫气体供给口T1以及吹扫气体排出口T2在剖视下配置在与反应器1的轴心交叉的直线上。由此，能够使经由各第二流路12从吹扫气体供给口T1流动到吹扫气体排出口T2的吹扫气体的各流路长度相等，因此能够抑制吹扫气体的流动偏向的情况。但是，吹扫气体供给口T1以及吹扫气体排出口T2各自的位置关系能够适当变更。

同样地，在图7中，形成于第二壳体H2的吹扫气体供给口T3以及吹扫气体排出口T4在剖视下配置在与反应器1a的轴心交叉的直线上。由此，能够使经由各第四流路12a从吹扫气体供给口T3流动到吹扫气体排出口T4的吹扫气体的各流路长度相等，因此能够抑制吹扫气体的流动偏向的情况。但是，吹扫气体供给口T3以及吹扫气体排出口T4各自的位置关系能够适当变更。

[反应器装置200]

图8是反应器装置200的示意图。反应器装置200是反应器1的利用例之一。

反应器装置200具备反应器1(第一反应器的一例)、反应器1a(第二反应器的一例)、第一壳体H1’以及第二壳体H2’。

反应器1a配置于反应器1的上游(即，前段)。反应器1a收容于第一壳体H1’内。向第一壳体H1’分别供给原料气体和第二吹扫气体。第一壳体H1’内的空间被划分为第二吹扫气体不与原料气体以及液体燃料混合。在反应器1中合成的液体燃料与剩余原料气体一起从反应器1a流出。

反应器1收容于第二壳体H2’内。向第二壳体H2’分别供给包含剩余原料气体的液体燃料和第一吹扫气体。第二壳体H2’内的空间被划分为第一吹扫气体不与剩余原料气体以及液体燃料混合。在反应器1中合成的液体燃料从第二壳体H2’流出。

在此，在反应器1a中，如图6所示，在分离膜30a(第二分离膜的一例)的侧视下，在第四流路12a中流动的第二吹扫气体的流向与在第三流路11a中流动的原料气体的流向相同。因此，能够高效地吸收反应热而实现长寿命化。

此外，在反应器1中，如图4所示，在分离膜30(第一分离膜的一例)的侧视下，在第二流路12中流动的第一吹扫气体的流向与在第一流路11中流动的剩余原料气体的流向相同。因此，能够抑制水蒸气混入到液体燃料中的情况而得到高质量的液体燃料。

这样，通过将反应器1以及反应器1a进行组合，能够兼顾液体燃料的质量提高和长寿命化。

另外，在图8中，形成于第一壳体H1’的吹扫气体供给口U1以及吹扫气体排出口U2在剖视下配置在与反应器1a的轴心交叉的直线上。由此，能够使经由各第四流路12a从吹扫气体供给口U1流动到吹扫气体排出口U2的吹扫气体的各流路长度相等，因此能够抑制吹扫气体的流动偏向的情况。但是，吹扫气体供给口U1以及吹扫气体排出口U2各自的位置关系能够适当变更。

同样地，在图8中，形成于第二壳体H2’的吹扫气体供给口U3以及吹扫气体排出口U4在剖视下配置在与反应器1的轴心交叉的直线上。由此，能够使经由各第二流路12从吹扫气体供给口U3流动到吹扫气体排出口U4的吹扫气体的各流路长度相等，因此能够抑制吹扫气体的流动偏向的情况。但是，吹扫气体供给口U3以及吹扫气体排出口U4各自的位置关系能够适当变更。

(实施方式的变形例)

以上，对本发明的一个实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，在不脱离发明的主旨的范围内能够进行各种变更。

(变形例1)

在上述实施方式中，作为本发明所涉及的反应器而以整体型的反应器1为例进行了说明，但反应器的形态并不限定于此。本发明所涉及的反应器例如也可以是筒型的反应器。

图9是筒型的反应器1b的沿着长边方向的剖视图。反应器1b具备：筒状的分离膜101；第一流路102，其设置于分离膜101的内侧(非透过侧)，供原料气体流动；第二流路103，其设置于分离膜101的外侧(透过侧)，供吹扫气体流动；以及催化剂102a，其配置于第一流路102。

分离膜101由筒状的多孔质支承体106支承。多孔质支承体106配置于致密质的中空柱体110的内部。多孔质支承体106与中空柱体110之间的空间为第二流路103。在中空柱体110，形成有用于供排吹扫气体的流入口111以及流出口112。

在分离膜101的侧视下，在第二流路103中流动的吹扫气体的流向与在第一流路102中流动的原料气体的流向相反。即使是这样的筒型的反应器1b，通过使吹扫气体向与原料气体相反的流向流动，也能够抑制水蒸气混入到液体燃料中的情况而得到高质量的液体燃料。

另外，分离膜101可以配置于多孔质支承体106的内周面上以及外周面上中的任意一者，但在原料气体的总压与吹扫气体的总压存在差异的情况下，优选如图9所示配置在多孔质支承体106的内周面上。由此，能够抑制在分离膜101产生裂纹的情况。

图10是沿着筒型的反应器1c的长边方向的剖视图。反应器1c具备：筒状的分离膜201；第一流路202，其设置于分离膜201的外侧(非透过侧)，供原料气体流动；第二流路203，其设置于分离膜101的内侧(透过侧)，供吹扫气体流动；以及催化剂202a，其配置于第一流路202。

分离膜201由筒状的多孔质支承体206支承。分离膜201由致密质的筒体210包围。分离膜101与筒体210之间的空间是第一流路202。分离膜201以及多孔质支承体206的两端由一对致密密封构件211、212堵塞。一对致密密封构件211、212之间的空间是第二流路203。反应器1c具有用于供排吹扫气体的流入口213以及流出口214。流入狭缝213以及流出狭缝214分别与多孔质支承体206的内部以及筒体210的外部相连。

在分离膜201的侧视下，在第二流路203中流动的吹扫气体的流向与在第一流路202中流动的原料气体的流向相反。即使是这样的筒型的反应器1c，通过使吹扫气体向与原料气体相反的流向流动，也能够抑制水蒸气混入到液体燃料中的情况而得到高质量的液体燃料。

另外，分离膜201可以配置于多孔质支承体206的内周面上以及外周面上中的任意一者，但在原料气体的总压与吹扫气体的总压存在差异的情况下，优选如图10所示配置在多孔质支承体206的外周面上。由此，能够抑制在分离膜201产生裂纹的情况。

另外，作为反应器1a也可以使用筒型的反应器。

(变形例2)

在上述实施方式中，作为本发明所涉及的反应器而以整体型的反应器1为例进行了说明，但反应器1的结构能够适当变更。例如，第二流路12设为具有一对流入口d1以及一对排出口d2，但它们的数量以及位置能够适当变更。

(变形例3)

在上述实施方式中，流入狭缝14设为形成于反应器1的一端部(从液体燃料的流出侧的一端到2/5的部分)，但只要流入狭缝14的至少一部分形成于反应器1的一端部即可。同样地，流出狭缝15设为形成于反应器1的另一端部(从原料气体的流入侧的另一端到2/5的部分)，但只要流出狭缝15的至少一部分形成于反应器1的另一端部即可。但是，优选流入狭缝14以及流出狭缝15的一方或双方的至少一部分形成于从反应器1的端部到1/5的部分。由此，能够扩大吹扫气体的流通范围，因此能够在更宽的范围内使水蒸气从第一流路11的下游区域向第二流路12的上游区域顺畅地移动。

(变形例4)

图11是图7所示的第一壳体H1的剖视图。在图11中，图示了与反应器1的轴心垂直的剖面。

如图11所示，流出狭缝15在反应器1的内部延伸的第一延伸方向优选相对于从形成于第一壳体H1的吹扫气体排出口向外部排出的吹扫气体的排出方向倾斜或正交。具体而言，第一延伸方向相对于排出方向的角度θ1为45度以上且135度以下。由此，能够抑制从流出狭缝15的两侧的开口部到吹扫气体排出口的气体流动的偏向，因此能够抑制吹扫气体的偏流。

图12是图7所示的第一壳体H1的剖视图。在图11中，图示了与反应器1的轴心垂直的剖面。

如图11所示，流入狭缝14在反应器1的内部延伸的第二延伸方向优选相对于从形成于第一壳体H1的吹扫气体供给口供给的吹扫气体的供给方向倾斜或正交。具体而言，第二延伸方向相对于供给方向的角度θ2优选为45度以上且135度以下。由此，能够抑制从吹扫气体供给口到流入狭缝14的两侧的开口部的气体流动的偏向，因此能够抑制吹扫气体的偏流。

另外，图11以及图12所示的吹扫气体的流动方式优选也应用于图7所示的第二壳体H2、图8所示的第一壳体H1’以及第二壳体H2’。

(变形例5)

在上述实施方式中，分离膜30设为使作为从原料气体向液体燃料的转化反应的生成物之一的水蒸气透过，但并不限制于此。分离膜30也可以使通过从原料气体向液体燃料的转化反应而生成的液体燃料自身透过。在该情况下，也能够使上述式(1)的反应平衡向生成物侧移动。

此外，在分离膜30使液体燃料透过的情况下，即使在通过不生成水蒸气的反应(例如，)来生成液体燃料时，也能够使反应平衡向生成物侧移动。

同样地，分离膜30a设为使作为从原料气体向液体燃料的转化反应的生成物之一的水蒸气透过，但也可以使通过转化反应而生成的液体燃料自身透过。

符号说明

1：反应器

10、106、206：多孔质支承体

11、102、202：第一流路

e1、111、213：流入口

e2、112、214：流出口

12：第二流路

13：隔室

14：流入狭缝

d1：流入口

15：流出狭缝

d2：排出口

20、102a、202a：催化剂

30、101、201：分离膜

40：第一密封部

50：第二密封部。

Claims (6)

1.一种反应器，其具备：

分离膜，其使从至少含有氢以及二氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过；

第一流路，其设置于所述分离膜的非透过侧，供所述原料气体流动；

第二流路，其设置于所述分离膜的透过侧，供吹扫气体流动，该吹扫气体用于对透过了所述分离膜的水蒸气进行吹扫；以及

催化剂，其配置于所述第一流路，使所述转化反应进行，

在所述分离膜的侧视下，在所述第二流路中流动的所述吹扫气体的流向与在所述第一流路中流动的所述原料气体的流向相反。

2.一种反应器装置，其具备：

第一反应器；以及

第二反应器，其配置于所述第一反应器的下游，

所述第一反应器具有：

第一分离膜，其使从至少含有氢以及二氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过；

第一流路，其设置于所述第一分离膜的非透过侧，供所述原料气体流动；

第二流路，其设置于所述第一分离膜的透过侧，供第一吹扫气体流动，该第一吹扫气体用于对透过了所述第一分离膜的水蒸气进行吹扫；以及

第一催化剂，其配置于所述第一流路，使所述转化反应进行，

所述第二反应器具有：

第二分离膜，其使从自所述第一反应器流出的剩余原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过；

第三流路，其设置于所述第二分离膜的非透过侧，供所述剩余原料气体流动；

第四流路，其设置于所述第二分离膜的透过侧，供第二吹扫气体流动，该第二吹扫气体用于对透过了所述第二分离膜的水蒸气进行吹扫；以及

第二催化剂，其配置于所述第三流路，使所述转化反应进行，

在所述第一分离膜的侧视下，在所述第二流路中流动的所述第一吹扫气体的流向与在所述第一流路中流动的所述原料气体的流向相反，

在所述第二分离膜的侧视下，在所述第四流路中流动的所述第二吹扫气体的流向与在所述第三流路中流动的所述剩余原料气体的流向相同。

3.一种反应器装置，其具备：

第一反应器；以及

第二反应器，其配置于所述第一反应器的上游，

所述第一反应器具有：

第一分离膜，其使从自所述第二反应器流出的剩余原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过；

第一流路，其设置于所述第一分离膜的非透过侧，供所述剩余原料气体流动；以及

第二流路，其设置于所述第一分离膜的透过侧，供第一吹扫气体流动，该第一吹扫气体用于对透过了所述第一分离膜的水蒸气进行吹扫，

所述第二反应器具有：

第二分离膜，其使从至少含有氢以及二氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过；

第三流路，其设置于所述第二分离膜的非透过侧，供所述原料气体流动；以及

第四流路，其设置于所述第二分离膜的透过侧，供第二吹扫气体流动，该第二吹扫气体用于对透过了所述第二分离膜的水蒸气进行吹扫，

在所述第一分离膜的侧视下，在所述第二流路中流动的所述第一吹扫气体的流向与在所述第一流路中流动的所述剩余原料气体的流向相反，

在所述第二分离膜的侧视下，在所述第四流路中流动的所述第二吹扫气体的流向与在所述第三流路中流动的所述原料气体的流向相同。

4.一种液体燃料合成方法，是使用具备分离膜的反应器的液体燃料合成方法，该分离膜使从至少含有氢以及二氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过，

所述液体燃料合成方法包括一边使所述原料气体在设置于所述分离膜的非透过侧的第一流路中流动，一边使吹扫气体在设置于所述分离膜的透过侧的第二流路中流动的工序，

在所述第一流路中，配置有使所述转化反应进行的催化剂，

在所述分离膜的侧视下，在所述第二流路中流动的所述吹扫气体的流向与在所述第一流路中流动的所述原料气体的流向相反。

5.一种液体燃料合成方法，是使用具备第一分离膜的第一反应器和具备第二分离膜的第二反应器的液体燃料合成方法，该第一分离膜使从至少含有氢以及二氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过，该第二分离膜使从自所述第一反应器流出的剩余原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过，其中，

所述液体燃料合成方法包括：

一边使所述原料气体在设置于所述第一分离膜的非透过侧的第一流路中流动，一边使第一吹扫气体在设置于所述第一分离膜的透过侧的第二流路中流动的工序；以及

一边使所述剩余原料气体在设置于所述第二分离膜的非透过侧的第三流路中流动，一边使第二吹扫气体在设置于所述第二分离膜的透过侧的第四流路中流动的工序，

在所述第一流路以及所述第三流路中，配置有使所述转化反应进行的催化剂，

在所述第一分离膜的侧视下，在所述第二流路中流动的所述第一吹扫气体的流向与在所述第一流路中流动的所述原料气体的流向相反，

在所述第二分离膜的侧视下，在所述第四流路中流动的所述第二吹扫气体的流向与在所述第三流路中流动的所述剩余原料气体的流向相同。

6.一种液体燃料合成方法，是使用具备第二分离膜的第二反应器和具备第一分离膜的第一反应器的液体燃料合成方法，该第二分离膜使从至少含有氢以及二氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过，该第一分离膜使从自所述第二反应器流出的剩余原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过，

所述液体燃料合成方法包括：

一边使所述原料气体在设置于所述第二分离膜的非透过侧的第三流路中流动，一边使第二吹扫气体在设置于所述第二分离膜的透过侧的第四流路中流动的工序；以及

一边使所述剩余原料气体在设置于所述第一分离膜的非透过侧的第一流路中流动，一边使第一吹扫气体在设置于所述第一分离膜的透过侧的第二流路中流动的工序，

在所述第一流路以及所述第三流路中，配置有使所述转化反应进行的催化剂，

在所述第一分离膜的侧视下，在所述第二流路中流动的所述第一吹扫气体的流向与在所述第一流路中流动的所述原料气体的流向相反，

在所述第二分离膜的侧视下，在所述第四流路中流动的所述第二吹扫气体的流向与在所述第三流路中流动的所述剩余原料气体的流向相同。