JP2000226205A - Apparatus for fixing carbon dioxide - Google Patents
Apparatus for fixing carbon dioxideInfo
- Publication number
- JP2000226205A JP2000226205A JP2871699A JP2871699A JP2000226205A JP 2000226205 A JP2000226205 A JP 2000226205A JP 2871699 A JP2871699 A JP 2871699A JP 2871699 A JP2871699 A JP 2871699A JP 2000226205 A JP2000226205 A JP 2000226205A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gas
- carbon dioxide
- reactor
- heat exchanger
- condenser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 150
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 75
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 128
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 36
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 30
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 9
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 13
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 230000003100 immobilizing effect Effects 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 25
- YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N Tritium Chemical compound [3H] YZCKVEUIGOORGS-NJFSPNSNSA-N 0.000 abstract description 17
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 13
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 abstract description 3
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 5
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000006229 carbon black Substances 0.000 description 1
- 238000004177 carbon cycle Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 238000004868 gas analysis Methods 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、二酸化炭素固定化
装置に係わり、特に、地球環境に排出される二酸化炭素
を固定化処理する装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for immobilizing carbon dioxide, and more particularly to an apparatus for immobilizing carbon dioxide discharged to the global environment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ＩＰＣＣ（気候変動に関する政府間パネ
ル）の炭素循環に関する推計データによれば、人為的に
排出される年間約７１億トン（炭素換算）の二酸化炭素
のうちおよそ半分が大気中に残留、残りが海洋その他に
吸収されたりしていると考えられている。大気中の温室
効果ガス濃度を低減するために、その排出される二酸化
炭素を固定化するためのいろいろな方法が研究されてい
る。大気中の二酸化炭素（ＣＯ２）や、発電所、製鉄
所、セメント工場などから大量に排出されるＣＯ２を排
出源で固定して再資源化する方法の一つに、例えば水素
（Ｈ２）雰囲気下でＣＯ２を還元し、微粉状炭素に変換
する方法が考案されている。その変換方式は、大気や排
ガスからＣＯ２を分離するＣＯ２分離装置や、その分離
されたＣＯ２を濃縮するＣＯ２濃縮装置、ＣＯ２とＨ２
を触媒存在下で反応させて微粉状炭素を生成するＣＯ２
／Ｈ２反応装置などから構成されている。2. Description of the Related Art According to the IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) estimated data on the carbon cycle, about half of the approximately 7.1 billion tons (carbon equivalent) of carbon dioxide emitted annually is released into the atmosphere. It is thought that residues and residues are being absorbed into the ocean and other areas. In order to reduce the concentration of greenhouse gases in the atmosphere, various methods have been studied to fix the emitted carbon dioxide. Carbon dioxide (CO 2) and in the air, power plants, steel mills, one way of fixing to recycling in the emission source of CO 2, abundantly discharged from such as cement factories, for example, hydrogen (H 2 ) A method has been devised in which CO 2 is reduced under an atmosphere to convert it into finely divided carbon. Its conversion method, CO 2 separation device for separating the CO 2 from the atmosphere or exhaust gas or, CO 2 concentrator for concentrating the separated CO 2, CO 2 and H 2
It is reacted in the presence of a catalyst to produce a fine carbon CO 2
And a like / H 2 reaction system.
【０００３】このＣＯ２／Ｈ２反応装置（以下、二酸化
炭素固定化装置という）は、例えば、ＳｉＯ２やＡｌ２
Ｏ３を担体とするＮｉ、Ｃｏなどの触媒を備え、Ｈ２と
固定化するＣＯ２とを取り込み、触媒存在下で反応させ
て連続的に水素と水を生成する。その反応式は、ＣＯ２
＋２Ｈ２→Ｃ＋２Ｈ２Ｏ−９６．０ｋＪ／ｍｏｌであ
る。二酸化炭素と水素の反応式から判るように二酸化炭
素１ｍｏｌ当たり９６．０ｋＪの熱量を発生する。ま
た、二酸化炭素固定化装置で生成した水蒸気（Ｈ２Ｏ）
を凝縮する凝縮部が設けられ、その凝縮部を通すことに
よって、生成した水を排出する。[0003] This CO 2 / H 2 reaction apparatus (hereinafter referred to as a carbon dioxide fixing apparatus) includes, for example, SiO 2 and Al 2
A catalyst such as Ni or Co using O 3 as a carrier is provided, and H 2 and CO 2 to be immobilized are taken in and reacted in the presence of the catalyst to continuously generate hydrogen and water. The reaction formula is CO 2
+ 2H 2 → C + 2H 2 O-96.0 kJ / mol. As can be seen from the reaction formula of carbon dioxide and hydrogen, 96.0 kJ of heat is generated per 1 mol of carbon dioxide. In addition, water vapor (H 2 O) generated by the carbon dioxide fixing device
Is provided, and the generated water is discharged by passing through the condensing section.
【０００４】図２に従来の二酸化炭素固定化装置の概要
図を示す。固定化する二酸化炭素１と、反応させる水素
３と、ガス圧／混合比を調節する窒素２とを混合して貯
めるタンク４と、混合ガスを反応器１１に供給するため
の流量制御バルブ７、ポンプ８、フローメータ９と、内
部に触媒１２が配設され高温度に制御できる加熱炉１１
ａを備え固定化のための二酸化炭素１と水素３を反応さ
せる反応器１１と、反応した後の排出ガスが冷却ファン
１９で冷却される凝縮器１３と、凝縮されたガスと水を
貯め、バルブ１６又は上部パイプで排出するタンク１４
とから構成されている。FIG. 2 shows a schematic diagram of a conventional carbon dioxide fixing device. A tank 4 for mixing and storing carbon dioxide 1 to be immobilized, hydrogen 3 to be reacted, and nitrogen 2 for adjusting a gas pressure / mixing ratio; a flow control valve 7 for supplying a mixed gas to the reactor 11; Pump 8, flow meter 9, and heating furnace 11 in which catalyst 12 is disposed and which can be controlled to a high temperature
a, a reactor 11 for reacting carbon dioxide 1 and hydrogen 3 for immobilization, a condenser 13 in which an exhaust gas after the reaction is cooled by a cooling fan 19, and storing the condensed gas and water; Valve 14 or tank 14 for discharging by upper pipe
It is composed of
【０００５】まず固定化するための二酸化炭素１を圧力
計１７を監視して、タンク４に貯める。次に反応させる
水素３を所定の体積比になるようにタンク４に入れる。
そして最後に反応系のガス圧が所定値になるように窒素
２を入れ、タンク４内で混合される。一方反応器１１内
にＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を担体とするＮｉ、Ｃｏなどの
触媒１２を配設し、加熱炉１１ａの温度が５００〜６０
０℃に制御される。そして、ポンプ８を運転し、流量制
御バルブ７と、フローメータ９によりガス流量を監視し
てタンク４からの混合ガスを所定の流量に制御する。反
応器１１に供給された混合ガスは高温の触媒１２に触
れ、二酸化炭素１が水素３で還元されて、炭素と水蒸気
になる。反応器１１内には炭素が生成され、一方、窒素
２、未反応ガス、水蒸気が反応器１１から排出される。
排出されたガスは凝縮器１３に入り、冷却ファン１９に
より冷却される。冷却されたガスはタンク１４に入り、
窒素２、未反応ガス、水として貯められ、上部配管及び
下部バルブ１６から排出される。First, carbon dioxide 1 for immobilization is stored in the tank 4 by monitoring the pressure gauge 17. Next, hydrogen 3 to be reacted is put into the tank 4 so as to have a predetermined volume ratio.
Finally, nitrogen 2 is added so that the gas pressure of the reaction system becomes a predetermined value, and mixed in the tank 4. On the other hand, a catalyst 12 such as Ni or Co using SiO 2 or Al 2 O 3 as a carrier is disposed in the reactor 11, and the temperature of the heating furnace 11 a is 500 to 60.
It is controlled at 0 ° C. Then, the pump 8 is operated, and the gas flow is monitored by the flow control valve 7 and the flow meter 9 to control the mixed gas from the tank 4 to a predetermined flow. The mixed gas supplied to the reactor 11 contacts the high-temperature catalyst 12, and the carbon dioxide 1 is reduced by the hydrogen 3 to become carbon and steam. Carbon is produced in the reactor 11, while nitrogen 2, unreacted gas and steam are discharged from the reactor 11.
The discharged gas enters the condenser 13 and is cooled by the cooling fan 19. The cooled gas enters the tank 14,
Nitrogen 2, unreacted gas, and water are stored and discharged from the upper piping and the lower valve 16.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】従来の二酸化炭素固定
化装置は以上のように構成されているが、Ｈ２と固定化
するＣＯ２とを取り込み、触媒存在下で反応させて連続
的に水素と水を生成する反応式は、ＣＯ２＋２Ｈ２→Ｃ
＋２Ｈ２Ｏ−９６．０ｋＪ／ｍｏｌであり、二酸化炭素
と水素の反応式から判るように二酸化炭素１ｍｏｌ当た
り９６．０ｋＪの熱量を発生する。従来の装置は反応器
１１から排出される排出ガスの熱量を利用せずに排出ガ
スを放出したままの状態で、凝縮器１３で冷却し凝縮し
ており、エネルギーの損失であった。また、反応器１１
から排出されるガスは窒素２、未反応の二酸化炭素１及
び水素３、水蒸気であり、従来の装置はこの未反応の二
酸化炭素及び水素を凝縮器１３を通してタンク１４の上
部の配管から外部に放出していた。未反応の二酸化炭素
１を再び外部に出すことになり、また使用することので
きる水素３を外部に捨てることになり、装置の二酸化炭
素の固定化効率が低いままであった。また、従来の装置
は排出ガスの凝縮器１１の冷却方法として冷却ファン１
９を使用しているが、冷却効率が悪く温度の高いままタ
ンク１４に排出ガスが送られ水蒸気の状態で流入すると
いう状態であった。The conventional carbon dioxide fixing apparatus is configured as described above. However, H 2 and CO 2 to be fixed are taken in, reacted in the presence of a catalyst, and continuously hydrogenated. The reaction formula for producing water and water is CO 2 + 2H 2 → C
+ 2H is a 2 O-96.0kJ / mol, generates heat of 96.0KJ per dioxide 1mol As it can be seen from the reaction formula of carbon dioxide and hydrogen. The conventional apparatus cools and condenses in the condenser 13 in a state of discharging the exhaust gas without using the calorific value of the exhaust gas discharged from the reactor 11, resulting in energy loss. Also, the reactor 11
The gas discharged from the reactor is nitrogen 2, unreacted carbon dioxide 1 and hydrogen 3, and water vapor, and the conventional apparatus discharges the unreacted carbon dioxide and hydrogen from the upper pipe of the tank 14 through the condenser 13 to the outside. Was. The unreacted carbon dioxide 1 was again discharged to the outside, and the usable hydrogen 3 was discarded to the outside, and the efficiency of immobilizing carbon dioxide in the apparatus remained low. Further, the conventional apparatus uses a cooling fan 1 as a method of cooling the condenser 11 of the exhaust gas.
9 was used, but the exhaust gas was sent to the tank 14 while the cooling efficiency was poor and the temperature was high, and flowed in the state of steam.
【０００７】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであって、二酸化炭素と水素の反応熱を有効に利用
でき、反応器から排出される未反応の二酸化炭素及び水
素を外部に廃出すことがないようにして、装置の二酸化
炭素の固定化効率を高くし、冷却効率も高い、二酸化炭
素固定化装置を提供することを目的とする。[0007] The present invention has been made in view of such circumstances, and can effectively utilize the heat of reaction between carbon dioxide and hydrogen, and discharges unreacted carbon dioxide and hydrogen discharged from the reactor to the outside. An object of the present invention is to provide a carbon dioxide immobilizing device that increases the efficiency of immobilizing carbon dioxide in the device so that the device does not emit the carbon dioxide and has high cooling efficiency.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の二酸化炭素固定化装置は、二酸化炭素を水
素雰囲気で、高温の反応炉で触媒により反応させて、炭
素と水に変化させる二酸化炭素固定化装置において、二
酸化炭素と水素もしくはメタンを混合させるタンクと、
その混合ガスを給配する給配ポンプと、反応炉からの排
出ガスの熱を貯め給配ガスを予熱する熱交換器と、触媒
を内設し混合ガスを加熱して反応させる反応器と、反応
後の排出ガスが熱交換器を通ってその後に冷却されて凝
縮される凝縮器と、その凝縮器からのガスを再び熱交換
器を通して反応器に送り込む循環ポンプとから構成さ
れ、循環ポンプ−熱交換器−反応器−熱交換器−凝縮器
−循環ポンプからなるガス循環ループを備えたものであ
る。さらに、請求項２に記載の二酸化炭素固定化装置
は、前記循環ポンプから供給されるガスが熱交換器の渦
巻状の熱交換パイプに導かれ、その出力ガスが反応器の
高温の触媒に導入されるガス流路を備えたものである。
さらに、請求項３に記載の二酸化炭素固定化装置は、前
記反応炉の中央にパイプを設け、高温中の触媒を通過し
た反応後のガスが前記パイプを通して加熱排出され、前
記熱交換器の中央部に流入するガス流路を備えたもので
ある。さらに、請求項４に記載の二酸化炭素固定化装置
は、前記凝縮器に冷却水による逆Ｕ字管の冷却装置を備
えたものである。さらに、請求項５に記載の二酸化炭素
固定化装置は、循環ポンプ−熱交換器−反応器−熱交換
器−凝縮器−循環ポンプからなるガス循環ループ系路内
のガス圧が０．１ＭＰａ以下に制御できるように、ルー
プ系路内に圧力計、ガス分析計及び間欠又は連続的に混
合ガスを供給する手段を備えたものである。Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, a carbon dioxide fixing apparatus of the present invention converts a carbon dioxide into carbon and water by reacting the carbon dioxide with a catalyst in a high temperature reactor in a hydrogen atmosphere. A carbon dioxide fixing device, a tank for mixing carbon dioxide and hydrogen or methane,
A supply pump for supplying and supplying the mixed gas, a heat exchanger for storing heat of exhaust gas from the reaction furnace and preheating the supplied gas, a reactor having a catalyst therein for heating and reacting the mixed gas, A condenser in which the exhaust gas after the reaction is cooled and condensed after passing through the heat exchanger, and a circulation pump for sending gas from the condenser again to the reactor through the heat exchanger; It has a gas circulation loop consisting of a heat exchanger-reactor-heat exchanger-condenser-circulation pump. Further, in the carbon dioxide fixing device according to claim 2, the gas supplied from the circulation pump is led to the spiral heat exchange pipe of the heat exchanger, and the output gas is introduced to the high-temperature catalyst of the reactor. Provided with a gas flow path.
Furthermore, in the carbon dioxide fixing device according to claim 3, a pipe is provided at the center of the reaction furnace, and the gas after the reaction, which has passed through the high-temperature catalyst, is heated and discharged through the pipe, and the center of the heat exchanger is provided. With a gas flow path flowing into the section. Further, in the carbon dioxide fixing device according to a fourth aspect of the present invention, the condenser is provided with a cooling device for an inverted U-shaped tube using cooling water in the condenser. Furthermore, in the carbon dioxide fixing device according to claim 5, the gas pressure in a gas circulation loop system including a circulation pump, a heat exchanger, a reactor, a heat exchanger, a condenser, and a circulation pump is 0.1 MPa or less. And a means for supplying a mixed gas intermittently or continuously to the loop system.
【０００９】本発明の二酸化炭素固定化装置は、上記の
ように構成されており、循環ポンプ−熱交換器−反応器
−熱交換器−凝縮器−循環ポンプからなるガス循環ルー
プを備えているので、反応器から排出される未反応の二
酸化炭素及び水素を外部に排出することがないようにし
て、装置の二酸化炭素の固定化効率を高くしている。ま
た、前記循環ポンプから供給されるガスが熱交換器の渦
巻状の熱交換パイプに導かれ、その出力ガスが反応器の
高温の触媒に導入されるガス流路と、前記反応炉の中央
にパイプを設け、高温中の触媒を通過した反応後のガス
が前記パイプを通して加熱排出され、前記熱交換器の中
央部に流入し、外周部から放出するガス流路とを備える
ので、熱交換器で二酸化炭素と水素の反応熱を有効に利
用できる。また、前記凝縮器に冷却水による逆Ｕ字管の
冷却装置を備えているので、冷却効率も高い。また、ガ
ス循環ループ系路内のガス圧が、０．１ＭＰａ以下に制
御できるように、ループ系路内に圧力計、ガス分析計、
及び間欠又は連続的に混合ガスを供給する手段を備えて
いるので、安定して混合ガスを循環して反応させること
ができる。The carbon dioxide fixing apparatus of the present invention is configured as described above, and includes a gas circulation loop including a circulation pump, a heat exchanger, a reactor, a heat exchanger, a condenser, and a circulation pump. Therefore, the unreacted carbon dioxide and hydrogen discharged from the reactor are not discharged to the outside, and the efficiency of immobilizing carbon dioxide in the apparatus is increased. Further, gas supplied from the circulation pump is guided to a spiral heat exchange pipe of a heat exchanger, and an output gas of the gas is introduced into a high temperature catalyst of a reactor. A pipe is provided, and the gas after the reaction that has passed through the high-temperature catalyst is heated and discharged through the pipe, flows into the central portion of the heat exchanger, and has a gas flow path that is discharged from the outer peripheral portion. Can effectively utilize the heat of reaction between carbon dioxide and hydrogen. Further, since the condenser is provided with a cooling device for the inverted U-shaped pipe using cooling water, the cooling efficiency is high. Further, a pressure gauge, a gas analyzer, a gas analyzer, and the like are provided in the loop circuit so that the gas pressure in the gas circulation loop can be controlled to 0.1 MPa or less.
In addition, since means for supplying the mixed gas intermittently or continuously is provided, the mixed gas can be circulated and reacted stably.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】本発明の二酸化炭素固定化装置の
一実施例を図１を参照しながら説明する。本装置は、二
酸化炭素１、水素３、窒素２、メタンガス／一般廃ガス
２１等を貯めることができ、圧力計１７を備えたタンク
４と、そのタンク４内の混合ガスをポンプ８、熱交換器
１０を経由して反応器１１に供給するためのバルブ５、
ポンプ６と、ガスを循環させるための流量制御バルブ
７、ポンプ８、フローメータ９―熱交換器１０−反応器
１１−熱交換器１０−凝縮器１３−ポンプ８からなるガ
ス循環ループと、その循環ガスの圧力、成分をチェック
する圧力計１８、分析計２０とから構成されている。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the carbon dioxide fixing device of the present invention will be described with reference to FIG. This apparatus can store carbon dioxide 1, hydrogen 3, nitrogen 2, methane gas / general waste gas 21 and the like. The tank 4 provided with the pressure gauge 17 and the mixed gas in the tank 4 are pumped by the pump 8 and heat exchange. A valve 5 for supplying to the reactor 11 via the vessel 10;
A gas circulation loop composed of a pump 6, a flow control valve 7 for circulating gas, a pump 8, a flow meter 9, a heat exchanger 10, a reactor 11, a heat exchanger 10, a condenser 13 and a pump 8, It comprises a pressure gauge 18 for checking the pressure and components of the circulating gas, and an analyzer 20.
【００１１】タンク４は、固定化するための二酸化炭素
１と反応させる水素３とガス混合比を調整する窒素２と
を貯めたり、または、二酸化炭素１と窒素２とメタンガ
ス／一般廃ガス２１とを貯めたりし、それらのガスを混
合するためのものである。タンクのガスは貯める時、圧
力計１７で監視され所定の圧力にされる。バルブ５、ポ
ンプ６は、タンク４の混合ガスを前記ガス循環ループ
（ポンプ８−熱交換器１０−反応器１１−熱交換器１０
―凝縮器１３−ポンプ８）に所定量送り込み、循環ガス
が反応器１１で反応して凝縮器１３で凝縮し、ガス量が
低減するに応じてバルブ５の開口度を調節してポンプ６
でタンク４内の混合ガスをガス循環ループに送り、系路
内のガス圧を０．１ＭＰａ以下に制御している。流量制
御バルブ７、ポンプ８、フローメータ９は、ガス循環ル
ープ（ポンプ８−熱交換器１０−反応器１１−熱交換器
１０―凝縮器１３−ポンプ８）の混合ガスをループ内に
循環させるためのものである。フローメータ９により流
量制御バルブ７を制御しポンプ８で、所定流量の混合ガ
スを熱交換器１０を経由して反応器１１に連続して送
る。熱交換器１０は、反応器１１での二酸化炭素１と水
素３との反応による反応熱を、反応後に排出されるガス
から受けて、熱交換器１０の中央部にそのガス配管を導
入し、熱交換器１０の周辺部から外部に排出し、排出ガ
スの熱をこの熱交換器１０に畜熱する。一方、反応器１
１に供給されるガスは直接ポンプ８から供給するのでな
く、この畜熱された熱交換器１０を通してガスを予熱し
て、反応器１１に供給する。熱交換器１０内のガス供給
側のパイプは渦巻き状の熱伝導性の良い材質からできて
おり、この熱交換器１０で暖められたガスが反応器１１
の触媒１２に送られる。これは加熱炉内の触媒１２の温
度を一定に保ち、反応を効率よくおこなうためである。
反応器１１は、外周部に加熱炉１１ａを備え、反応炉内
に触媒１２を段状に配置し、反応炉の中央にパイプ１１
ｂを備えている。加熱炉１１ａにより反応炉内の触媒１
２の温度を５００〜６００℃に保つように自動制御して
いる。これは固定化すべき二酸化炭素１が水素３による
還元反応に適した温度である。この時に使われる触媒１
２は、ＳｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を担体とするＮｉ、Ｃｏな
どである。触媒１２で反応したガスは反応熱を保ち、反
応器１１の中央に設けられたパイプ１１ｂを通して、高
温の状態で熱交換器１０に戻される。定期的に触媒１２
を交換し、反応炉内に析出した炭素は固体の炭素もしく
はカーボンブラックとして回収する。凝縮器１３は、熱
伝導性の良い逆Ｕ字型をした配管で作られ、その配管周
囲は冷却水１５で冷却され、逆Ｕ字型をした配管の両下
部にドレイン用のタンク１４とバルブ１６が設けられて
いる。ここで反応器１１で二酸化炭素１と水素３との反
応で生じる水蒸気を水にして、外部に排出する。圧力計
１８、分析計２０は、ガス循環ループ（ポンプ８−熱交
換器１０−反応器１１−熱交換器１０―凝縮器１３−ポ
ンプ８）の混合ガスのガス圧とガス成分をチェックす
る。循環ガスが凝縮器１３で凝縮され、ガス量が低減す
るに応じてガス圧が下がるので、バルブ５の開口度を調
節してポンプ６でタンク４内の混合ガスを、間欠又は連
続してガス循環ループに送り、系路内のガス圧を最大
０．１ＭＰａになるように制御している。またガス分析
の結果により、ガス循環ループ内のガスが固定化すべき
二酸化炭素１の量及び水素３が減少している時は同様に
ガスを供給する。The tank 4 stores hydrogen 3 to be reacted with carbon dioxide 1 for immobilization and nitrogen 2 for adjusting a gas mixture ratio, or stores carbon dioxide 1 and nitrogen 2 and methane gas / general waste gas 21. Or to mix those gases. When the gas in the tank is stored, the gas is monitored by a pressure gauge 17 and brought to a predetermined pressure. The valve 5 and the pump 6 pass the mixed gas in the tank 4 through the gas circulation loop (pump 8-heat exchanger 10-reactor 11-heat exchanger 10).
A predetermined amount is fed into the condenser 13-pump 8), the circulating gas reacts in the reactor 11 and condenses in the condenser 13, and the opening degree of the valve 5 is adjusted as the gas amount is reduced, so that the pump 6
Sends the mixed gas in the tank 4 to the gas circulation loop, and controls the gas pressure in the system to 0.1 MPa or less. The flow control valve 7, the pump 8, and the flow meter 9 circulate the gas mixture of the gas circulation loop (the pump 8, the heat exchanger 10, the reactor 11, the heat exchanger 10, the condenser 13, and the pump 8) in the loop. It is for. A flow rate control valve 7 is controlled by a flow meter 9, and a mixed gas of a predetermined flow rate is continuously sent to a reactor 11 via a heat exchanger 10 by a pump 8. The heat exchanger 10 receives the reaction heat from the reaction between the carbon dioxide 1 and the hydrogen 3 in the reactor 11 from the gas discharged after the reaction, and introduces the gas pipe into the center of the heat exchanger 10. The heat is exhausted from the periphery of the heat exchanger 10 to the outside, and the heat of the exhaust gas is stored in the heat exchanger 10. Meanwhile, reactor 1
The gas supplied to 1 is not supplied directly from the pump 8, but is supplied to the reactor 11 by preheating the gas through the heat exchanger 10 which has been heated. The pipe on the gas supply side in the heat exchanger 10 is made of a spiral material having good heat conductivity, and the gas warmed by the heat exchanger 10 is supplied to the reactor 11.
To the catalyst 12. This is to keep the temperature of the catalyst 12 in the heating furnace constant and to carry out the reaction efficiently.
The reactor 11 is provided with a heating furnace 11a on the outer periphery, a catalyst 12 is arranged in a step shape in the reaction furnace, and a pipe 11 is provided at the center of the reaction furnace.
b. The catalyst 1 in the reaction furnace is heated by the heating furnace 11a.
2 is automatically controlled so as to keep the temperature at 500 to 600 ° C. This is a temperature suitable for the reduction reaction of carbon dioxide 1 to be immobilized with hydrogen 3. Catalyst 1 used at this time
Reference numeral 2 denotes Ni, Co, or the like using SiO 2 or Al 2 O 3 as a carrier. The gas reacted by the catalyst 12 retains the heat of reaction, and is returned to the heat exchanger 10 at a high temperature through a pipe 11b provided at the center of the reactor 11. Periodically catalyst 12
Is exchanged, and the carbon deposited in the reactor is recovered as solid carbon or carbon black. The condenser 13 is made of an inverted U-shaped pipe having good heat conductivity, and the circumference of the pipe is cooled by a cooling water 15, and a drain tank 14 and a valve are provided at both lower portions of the inverted U-shaped pipe. 16 are provided. Here, water vapor generated by the reaction between carbon dioxide 1 and hydrogen 3 in the reactor 11 is converted into water and discharged to the outside. The pressure gauge 18 and the analyzer 20 check the gas pressure and the gas composition of the mixed gas in the gas circulation loop (pump 8-heat exchanger 10-reactor 11-heat exchanger 10-condenser 13-pump 8). Since the circulating gas is condensed in the condenser 13 and the gas pressure decreases as the amount of gas decreases, the opening degree of the valve 5 is adjusted, and the mixed gas in the tank 4 is intermittently or continuously adjusted by the pump 6. The gas is sent to the circulation loop, and the gas pressure in the system is controlled to be 0.1 MPa at the maximum. Further, according to the result of the gas analysis, when the amount of carbon dioxide 1 and the amount of hydrogen 3 to be immobilized in the gas in the gas circulation loop are reduced, the gas is similarly supplied.
【００１２】次に本装置の工程を説明する。まずタンク
４に固定化するための二酸化炭素１と水素３とを体積比
で１：２の比率で入れる。圧力計１７を監視して、次に
窒素２をタンクに入れ、タンク４内を所定の圧力にす
る。次に反応器１１の加熱炉１１ａにより内部に配設さ
れた触媒１２の温度を５００〜６００℃にする。そして
凝縮器１３の冷却水１５を逆Ｕ字配管１３ａに流す。次
にポンプ８を運転し、ポンプ６を働かせバルブ５を開
け、フローメータ９により流量制御バルブ７を制御し
て、タンク４のガスを熱交換器１０に送る。供給したガ
スが反応器１１、熱交換器１０、凝縮器１３を循環した
状態にする。この時、圧力計１８でガス系内の圧力が最
大０．１ＭＰａになるように制御しバルブ５を調整す
る。その後ガス循環ループ内でガスを循環させる。ガス
系内の圧力が最大０．１ＭＰａになるように、バルブ５
により間欠もしくは連続にガスを供給する。熱交換器１
０の渦巻パイプ１０ａを通って供給されたガスは予熱さ
れ、反応器１１に導入され所定の温度に保たれた触媒１
２に触れる。そこで二酸化炭素１が水素で還元され、触
媒存在下で反応し連続的に炭素と水を生成する。その反
応式は、ＣＯ２＋２Ｈ２→Ｃ＋２Ｈ２Ｏ−９６．０ｋＪ
／ｍｏｌである。二酸化炭素と水素の反応式から判るよ
うに二酸化炭素１ｍｏｌ当たり９６．０ｋＪの熱量を発
生する。そこで得られた反応熱を熱交換器１０に送り、
熱源として利用する。そのため反応後のガスを反応器１
１の中央に設けられたパイプ１１ｂを通して、熱交換器
１０に送る。反応器１１から排出されたガスは熱交換器
１０の中央部に導入され、外周部から凝縮器１３に導か
れる。凝縮器１３の逆Ｕ字管１３ａで冷却水１５により
水蒸気が凝縮され、ドレインがタンク１４に落ち込む。
そのドレインはバルブ１６により外部に排出される。残
りの未反応のガスは再びポンプ８により引きこまれ、ガ
ス循環ループを循環する。Next, the steps of the present apparatus will be described. First, carbon dioxide 1 and hydrogen 3 for immobilization in the tank 4 are put in a ratio of 1: 2 by volume. The pressure gauge 17 is monitored, and then, nitrogen 2 is charged into the tank, and the inside of the tank 4 is set to a predetermined pressure. Next, the temperature of the catalyst 12 disposed inside is set to 500 to 600 ° C. by the heating furnace 11 a of the reactor 11. Then, the cooling water 15 of the condenser 13 flows through the inverted U-shaped pipe 13a. Next, the pump 8 is operated, the pump 6 is operated, the valve 5 is opened, and the flow rate control valve 7 is controlled by the flow meter 9 to send the gas in the tank 4 to the heat exchanger 10. The supplied gas is circulated through the reactor 11, the heat exchanger 10, and the condenser 13. At this time, the valve 5 is controlled by controlling the pressure gauge 18 so that the pressure in the gas system becomes a maximum of 0.1 MPa. Thereafter, the gas is circulated in the gas circulation loop. Valve 5 so that the pressure in the gas system is at most 0.1 MPa.
To supply gas intermittently or continuously. Heat exchanger 1
The gas supplied through the spiral pipe 10a is preheated, introduced into the reactor 11, and maintained at a predetermined temperature.
Touch 2. There, the carbon dioxide 1 is reduced with hydrogen and reacts in the presence of a catalyst to continuously produce carbon and water. The reaction formula is: CO 2 + 2H 2 → C + 2H 2 O-96.0 kJ
/ Mol. As can be seen from the reaction formula of carbon dioxide and hydrogen, 96.0 kJ of heat is generated per 1 mol of carbon dioxide. The reaction heat obtained therefrom is sent to the heat exchanger 10,
Use as a heat source. Therefore, the gas after the reaction is transferred to the reactor 1
1 to the heat exchanger 10 through a pipe 11b provided at the center. The gas discharged from the reactor 11 is introduced into the central part of the heat exchanger 10 and guided from the outer peripheral part to the condenser 13. Steam is condensed by the cooling water 15 in the inverted U-shaped tube 13 a of the condenser 13, and the drain falls into the tank 14.
The drain is discharged outside by the valve 16. The remaining unreacted gas is drawn again by the pump 8 and circulates in the gas circulation loop.
【００１３】上記の実施例では二酸化炭素１と水素３と
窒素２での固定化を説明したが。この水素３をメタンガ
ス又は一般の廃ガス（メタンなど）２１から熱分解する
ことにより得られる水素を使用しても良い。例えば、Ｓ
ｉＯ２やＡｌ２Ｏ３を担体とするＮｉ、Ｃｏなどの触媒
を備え系外から導入したメタンを連続的に炭素と水素に
熱分解して、その水素を二酸化炭素１の固定化に使用し
ても良い。その反応式はＣＨ４→Ｃ＋２Ｈ２＋９０．１
ｋＪ／ｍｏｌとなる。この場合、タンク４に固定化する
ための二酸化炭素１と窒素２とメタンガス／一般廃ガス
２１を貯めて、上記と同じ工程で行えば良い。In the above embodiment, the immobilization with carbon dioxide 1, hydrogen 3 and nitrogen 2 has been described. Hydrogen obtained by thermally decomposing this hydrogen 3 from methane gas or general waste gas (such as methane) 21 may be used. For example, S
Equipped with a catalyst such as Ni or Co using iO 2 or Al 2 O 3 as a carrier, methane introduced from outside the system is continuously thermally decomposed into carbon and hydrogen, and the hydrogen is used for immobilizing carbon dioxide 1. May be. The reaction formula is CH 4 → C + 2H 2 +90.1
kJ / mol. In this case, carbon dioxide 1, nitrogen 2, and methane gas / general waste gas 21 to be immobilized in the tank 4 may be stored and the same process as described above may be performed.
【００１４】[0014]
【発明の効果】本発明の二酸化炭素固定化装置は上記の
ように構成されており、ガス循環ループを備えているの
で、反応器から排出される未反応のガスを循環し、外部
に排出しないので、固定化効率が高くなり、さらに、熱
交換器で反応器の二酸化炭素と水素の反応熱をガスの予
熱に使い有効に利用でき、また、凝縮器に冷却水による
Ｕ字管の冷却装置を備えているので、冷却効率も高く、
またガス循環ループ系路内のガス圧が、０．１ＭＰａ以
下に制御できるように、ループ系路内に圧力計、ガス分
析計、及び間欠又は連続的に混合ガスを供給する手段を
備えているので、安定して混合ガスを循環して反応させ
ることができる。According to the present invention, the apparatus for immobilizing carbon dioxide is constructed as described above, and is provided with a gas circulation loop, so that unreacted gas discharged from the reactor is circulated and not discharged to the outside. Therefore, the immobilization efficiency is increased, and the heat of reaction of carbon dioxide and hydrogen in the reactor can be used effectively for preheating the gas in the heat exchanger, and the cooling device for the U-tube using cooling water in the condenser So that the cooling efficiency is high,
Further, a pressure gauge, a gas analyzer, and a means for intermittently or continuously supplying a mixed gas are provided in the loop circuit so that the gas pressure in the gas circulation loop system can be controlled to 0.1 MPa or less. Therefore, the mixed gas can be circulated and reacted stably.
【図１】 本発明の二酸化炭素固定化装置の一実施例を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing one embodiment of a carbon dioxide fixing device of the present invention.
【図２】 従来の二酸化炭素固定化装置を示す図であ
る。FIG. 2 is a view showing a conventional carbon dioxide fixing device.
１…二酸化炭素 ２…窒素 ３…水素 ４…タンク ５…バルブ ６…ポンプ ７…流量制御バルブ ８…ポンプ ９…フローメータ １０…熱交換器 １０ａ…渦巻パイプ １１…反応器 １１ａ…加熱炉 １１ｂ…パイプ １２…触媒 １３…凝縮器 １３ａ…逆Ｕ字管 １４…タンク １５…冷却水 １６…バルブ １７…圧力計 １８…圧力計 １９…冷却ファン ２０…分析計 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Carbon dioxide 2 ... Nitrogen 3 ... Hydrogen 4 ... Tank 5 ... Valve 6 ... Pump 7 ... Flow control valve 8 ... Pump 9 ... Flow meter 10 ... Heat exchanger 10a ... Spiral pipe 11 ... Reactor 11a ... Heating furnace 11b ... Pipe 12 ... Catalyst 13 ... Condenser 13a ... Inverted U-shaped pipe 14 ... Tank 15 ... Cooling water 16 ... Valve 17 ... Pressure gauge 18 ... Pressure gauge 19 ... Cooling fan 20 ... Analyzer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 雅信 京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会 社島津製作所内 Ｆターム(参考） 4G046 CA01 CC08 CC09 4G069 AA03 BA01A BA01B BA02A BA02B BC67A BC67B BC68A BC68B CC31 DA06 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masanobu Yamamoto 1 Nishinokyo Kuwaharacho, Nakagyo-ku, Kyoto F-term in Shimadzu Corporation (reference) 4G046 CA01 CC08 CC09 4G069 AA03 BA01A BA01B BA02A BA02B BC67A BC67B BC68A BC68B CC31 DA06
Claims (5)
で触媒により反応させて、炭素と水に変化させる二酸化
炭素固定化装置において、二酸化炭素と水素もしくはメ
タンを混合させるタンクと、その混合ガスを給配する給
配ポンプと、反応炉からの排出ガスの熱を貯め給配ガス
を予熱する熱交換器と、触媒を内設し混合ガスを加熱し
て反応させる反応器と、反応後の排出ガスが熱交換器を
通ってその後に冷却されて凝縮される凝縮器と、その凝
縮器からのガスを再び熱交換器を通して反応器に送り込
む循環ポンプとから構成され、循環ポンプ−熱交換器−
反応器−熱交換器−凝縮器−循環ポンプからなるガス循
環ループを備えたことを特徴とする二酸化炭素固定化装
置。1. A carbon dioxide fixing device for converting carbon dioxide into carbon and water by reacting carbon dioxide with a catalyst in a high-temperature reaction furnace in a hydrogen atmosphere, a tank for mixing carbon dioxide and hydrogen or methane, A supply pump for supplying gas, a heat exchanger for storing the heat of the exhaust gas from the reactor and preheating the supply gas, a reactor with a catalyst inside for heating the mixed gas and reacting, And a circulating pump for sending the gas from the condenser to the reactor again through the heat exchanger. Vessel
An apparatus for immobilizing carbon dioxide, comprising a gas circulation loop including a reactor, a heat exchanger, a condenser, and a circulation pump.
置において、前記循環ポンプから供給されるガスが熱交
換器の渦巻状の熱交換パイプに導かれ、その出力ガスが
反応器の高温の触媒に導入されるガス流路を備えたこと
を特徴とする二酸化炭素固定化装置。2. The carbon dioxide fixing apparatus according to claim 1, wherein the gas supplied from the circulation pump is led to a spiral heat exchange pipe of a heat exchanger, and the output gas is supplied to a high temperature reactor. A carbon dioxide immobilization device, comprising: a gas passage introduced into the catalyst.
置において、前記反応炉の中央にパイプを設け、高温中
の触媒を通過した反応後のガスが前記パイプを通して加
熱排出され、前記熱交換器の中央部に流入するガス流路
を備えたことを特徴とする二酸化炭素固定化装置。3. The carbon dioxide fixing apparatus according to claim 1, wherein a pipe is provided at the center of the reaction furnace, and the reacted gas that has passed through a high-temperature catalyst is heated and discharged through the pipe, and An apparatus for immobilizing carbon dioxide, comprising a gas flow path flowing into a central portion of an exchanger.
置において、前記凝縮器に冷却水による逆Ｕ字管の冷却
装置を備えたことを特徴とする二酸化炭素固定化装置。4. The carbon dioxide fixing device according to claim 1, wherein the condenser is provided with a cooling device for an inverted U-shaped tube using cooling water in the condenser.
置において、循環ポンプ−熱交換器−反応器−熱交換器
−凝縮器−循環ポンプからなるガス循環ループ系路内の
ガス圧が０．１ＭＰａ以下に制御できるように、ループ
系路内に圧力計、ガス分析計及び間欠又は連続的に混合
ガスを供給する手段を備えたことを特徴とする二酸化炭
素固定化装置。5. The apparatus for immobilizing carbon dioxide according to claim 1, wherein the gas pressure in a gas circulation loop system comprising a circulation pump, a heat exchanger, a reactor, a heat exchanger, a condenser, and a circulation pump is reduced. An apparatus for immobilizing carbon dioxide, comprising a pressure gauge, a gas analyzer, and a means for intermittently or continuously supplying a mixed gas in a loop system so as to control the pressure to 0.1 MPa or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2871699A JP2000226205A (en) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | Apparatus for fixing carbon dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2871699A JP2000226205A (en) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | Apparatus for fixing carbon dioxide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000226205A true JP2000226205A (en) | 2000-08-15 |
Family
ID=12256180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2871699A Pending JP2000226205A (en) | 1999-02-05 | 1999-02-05 | Apparatus for fixing carbon dioxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000226205A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007098384A (en) * | 2005-09-09 | 2007-04-19 | Yokoi Kogyo Kk | Dehumidification mechanism |
-
1999
- 1999-02-05 JP JP2871699A patent/JP2000226205A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007098384A (en) * | 2005-09-09 | 2007-04-19 | Yokoi Kogyo Kk | Dehumidification mechanism |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4187851B2 (en) | Biomass-based carbon production equipment | |
| US6878362B2 (en) | Fuel processor apparatus and method based on autothermal cyclic reforming | |
| JP2755804B2 (en) | Hydrogen production method | |
| US20040023086A1 (en) | Fuel cell powder generation method and system | |
| JP5183119B2 (en) | Power generation system | |
| JPH05332161A (en) | Chemical loop combustion type power generating plant system | |
| JPH1129314A (en) | Apparatus for fixing carbon dioxide | |
| US10578341B2 (en) | Dual-cavity method and device for collecting and storing solar energy with metal oxide particles | |
| JP2010129286A (en) | Power generation system | |
| US4080791A (en) | Fuel cell power generating stations | |
| JP2000271472A (en) | Carbon dioxide immobilizing device by anaerobic fermentation gas | |
| JPS5828176A (en) | Fuel-cell generation system | |
| JP2000226205A (en) | Apparatus for fixing carbon dioxide | |
| EP0942067A1 (en) | Carbon producing apparatus utilizing biomass | |
| JP2014144445A (en) | Method and apparatus for treating water containing hydrogen peroxide and ammonia | |
| JP2000178467A (en) | Carbon black-producing apparatus utilizing gas discharged from ammonia-producing process | |
| JPH10185170A (en) | Combustion apparatus | |
| JP4227775B2 (en) | Carbon dioxide fixation method and apparatus | |
| JPH04244035A (en) | Production of methanol using nuclear heat | |
| JPS606281B2 (en) | Hydrogen production method | |
| JPH1064573A (en) | Recovery system of fuel cell exhaust gas system heat and water | |
| JP2003059518A (en) | Carbon dioxide and methane immobilization control system | |
| JP2000182646A (en) | Fuel cell power-generating facility | |
| JPH1064566A (en) | Fuel cell power generator and waste heat recovery method therefor | |
| JPH04138671A (en) | Fuel cell |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050802 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080403 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080527 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090224 |