JP2001146403A - 合成ガスの製造方法 - Google Patents
合成ガスの製造方法Info
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- JP2001146403A JP2001146403A JP32366599A JP32366599A JP2001146403A JP 2001146403 A JP2001146403 A JP 2001146403A JP 32366599 A JP32366599 A JP 32366599A JP 32366599 A JP32366599 A JP 32366599A JP 2001146403 A JP2001146403 A JP 2001146403A
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- synthesis gas
- reaction
- methane
- temperature
- carbon dioxide
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 メタンと二酸化炭素から、効率よく、合成ガ
スを得る方法を提供する。 【解決手段】 一対の器壁を、その一方が高温に他方が
低温となる温度差を有するように構成して対向させて配
置し、その器壁間に反応空間を形成させてなる熱拡散反
応管を用いて、メタンと二酸化炭素を反応させて合成ガ
スを得ることを特徴とする合成ガスの製造方法。
スを得る方法を提供する。 【解決手段】 一対の器壁を、その一方が高温に他方が
低温となる温度差を有するように構成して対向させて配
置し、その器壁間に反応空間を形成させてなる熱拡散反
応管を用いて、メタンと二酸化炭素を反応させて合成ガ
スを得ることを特徴とする合成ガスの製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、合成ガスの製造方
法に関する。
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】水素と一酸化炭素の混合物である合成ガ
スは、その混合比も多様であり、たとえば水素と一酸化
炭素の比が２：１のものはメタノール、アンモニアの合
成原料として利用され、１：１のものはヒドロホルミル
化に利用されている。またフィッシャー−トロプシュ法
による合成燃料の製造にも用いられている。合成ガスを
得る場合、天然ガス、石油、石炭、コークス等を原料と
する部分酸化法によるのが一般的である。
スは、その混合比も多様であり、たとえば水素と一酸化
炭素の比が２：１のものはメタノール、アンモニアの合
成原料として利用され、１：１のものはヒドロホルミル
化に利用されている。またフィッシャー−トロプシュ法
による合成燃料の製造にも用いられている。合成ガスを
得る場合、天然ガス、石油、石炭、コークス等を原料と
する部分酸化法によるのが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、メタン
（たとえば、天然ガス）と二酸化炭素とを反応させて高
収率で合成ガスを得ようとする場合、従来の等温法で
は、カーボンへの逐次反応を抑制することが困難である
ことが多い。すなわち、この反応には一般にＮｉ触媒が
用いられるが、メタン転化率が高い値を示すＮｉ／Ｍｇ
Ｏ、Ｎｉ−Ｃｕ／ＳｉＯ2 触媒ではカーボン析出量は５
０ｗｔ％を超えている。そこで、本発明者らは、カーボ
ン生成を抑制し、合成ガスの収率を効率的に向上しうる
方法を見出すべく、種々検討を行ない、本発明に到達し
た。
（たとえば、天然ガス）と二酸化炭素とを反応させて高
収率で合成ガスを得ようとする場合、従来の等温法で
は、カーボンへの逐次反応を抑制することが困難である
ことが多い。すなわち、この反応には一般にＮｉ触媒が
用いられるが、メタン転化率が高い値を示すＮｉ／Ｍｇ
Ｏ、Ｎｉ−Ｃｕ／ＳｉＯ2 触媒ではカーボン析出量は５
０ｗｔ％を超えている。そこで、本発明者らは、カーボ
ン生成を抑制し、合成ガスの収率を効率的に向上しうる
方法を見出すべく、種々検討を行ない、本発明に到達し
た。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、一対の器壁を、その一方が高温に他方が低温となる
温度差を有するように構成して対向させて配置し、その
器壁間に反応空間を形成させてなる熱拡散反応管を用い
て、メタンと二酸化炭素を反応させて合成ガスを得るこ
とを特徴とする合成ガスの製造方法にある。
は、一対の器壁を、その一方が高温に他方が低温となる
温度差を有するように構成して対向させて配置し、その
器壁間に反応空間を形成させてなる熱拡散反応管を用い
て、メタンと二酸化炭素を反応させて合成ガスを得るこ
とを特徴とする合成ガスの製造方法にある。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
まず、本発明における合成ガスの製造方法においては、
次のような熱拡散反応管が用いられる。すなわち、この
反応管においては、各々上下方向に伸びた一対の器壁が
対向して配置され、その各器壁は、一方が高温に他方が
低温になるように温度差を有するように構成して対向し
て配置され、その器壁間に反応空間が形成される。
まず、本発明における合成ガスの製造方法においては、
次のような熱拡散反応管が用いられる。すなわち、この
反応管においては、各々上下方向に伸びた一対の器壁が
対向して配置され、その各器壁は、一方が高温に他方が
低温になるように温度差を有するように構成して対向し
て配置され、その器壁間に反応空間が形成される。
【０００６】このような反応管としては、たとえば、二
枚の平板を対向させて一方を高温に他方を低温に保持す
るもの、２個の同心円筒により二重管としたもの、等が
挙げられる。上記の温度は、後述する反応温度により決
定されるが、高温側を７００〜１３００℃程度から選択
するのが一般的であり、低温側との温度勾配は５００〜
１５００℃／ｃｍ程度とするのが好適である。熱源は、
特に制限されず、電力又はガスを燃料とするバーナを用
いるのが通常である。
枚の平板を対向させて一方を高温に他方を低温に保持す
るもの、２個の同心円筒により二重管としたもの、等が
挙げられる。上記の温度は、後述する反応温度により決
定されるが、高温側を７００〜１３００℃程度から選択
するのが一般的であり、低温側との温度勾配は５００〜
１５００℃／ｃｍ程度とするのが好適である。熱源は、
特に制限されず、電力又はガスを燃料とするバーナを用
いるのが通常である。
【０００７】たとえば、上記の二重管型を採用する場合
には、内管内に加熱用高温ガスを流通させて、内管の外
壁を高温側の器壁とすることができる。また、二つの平
板を対向させる場合には、それぞれを高温及び低温側と
することができる。
には、内管内に加熱用高温ガスを流通させて、内管の外
壁を高温側の器壁とすることができる。また、二つの平
板を対向させる場合には、それぞれを高温及び低温側と
することができる。
【０００８】これらの反応管は、いわゆる縦型であり、
反応空間内には、反応原料ガスを導入するための導入口
が、下部に設けられる。この導入口は、その位置、方向
を調節しうる可動式とすることができ、複数であっても
よい。また、反応空間の上部には、反応生成物である合
成ガスを導出するための導出口が設けられる。
反応空間内には、反応原料ガスを導入するための導入口
が、下部に設けられる。この導入口は、その位置、方向
を調節しうる可動式とすることができ、複数であっても
よい。また、反応空間の上部には、反応生成物である合
成ガスを導出するための導出口が設けられる。
【０００９】反応原料ガスとして、メタン及び二酸化炭
素が用いられるが、メタンは、メタンを含有するもので
あればよく、天然ガスも好適に使用される。メタンと二
酸化炭素の比は、目的とする合成ガスの水素と一酸化炭
素の比を考察して適宜選ぶことができる。
素が用いられるが、メタンは、メタンを含有するもので
あればよく、天然ガスも好適に使用される。メタンと二
酸化炭素の比は、目的とする合成ガスの水素と一酸化炭
素の比を考察して適宜選ぶことができる。
【００１０】このメタン及び二酸化炭素の導入は、上昇
流、すなわち、下部の導入口から上方に向かって行なわ
れる必要がある。導入速度は、目的とする反応条件によ
り異なるが、反応空間内の自然対流を阻害しない程度の
速度で行なうのが好適である。触媒を用いる場合には、
白金、パラジウム、イリジウム、銅等から選ぶのが好適
である。
流、すなわち、下部の導入口から上方に向かって行なわ
れる必要がある。導入速度は、目的とする反応条件によ
り異なるが、反応空間内の自然対流を阻害しない程度の
速度で行なうのが好適である。触媒を用いる場合には、
白金、パラジウム、イリジウム、銅等から選ぶのが好適
である。
【００１１】反応温度は、触媒の有無、種類等により異
なるが、１１００〜１３００℃程度の範囲から選ぶのが
好適である。反応時間は、通常３０分〜７２時間程度か
ら選ばれる。反応生成物である合成ガスは、熱拡散によ
り移動し、たとえば一酸化炭素は、熱拡散により低温側
器壁に移動し上部導出口より導出され、一方、水素は高
温側器壁にそって上昇し、上部導出口より導出される。
未反応のメタン及び二酸化炭素は、熱拡散により低温側
に移動した後、管内の滞留効果により再び高温器壁で反
応を繰り返す。その際に水素が多量に共存するためカー
ボンの析出が抑制される。
なるが、１１００〜１３００℃程度の範囲から選ぶのが
好適である。反応時間は、通常３０分〜７２時間程度か
ら選ばれる。反応生成物である合成ガスは、熱拡散によ
り移動し、たとえば一酸化炭素は、熱拡散により低温側
器壁に移動し上部導出口より導出され、一方、水素は高
温側器壁にそって上昇し、上部導出口より導出される。
未反応のメタン及び二酸化炭素は、熱拡散により低温側
に移動した後、管内の滞留効果により再び高温器壁で反
応を繰り返す。その際に水素が多量に共存するためカー
ボンの析出が抑制される。
【００１２】
【発明の効果】本発明によれば、カーボンへの逐次反応
を抑制し、収率よく合成ガスを得ることができる。
を抑制し、収率よく合成ガスを得ることができる。
【００１３】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。 （反応管）内管である反応カラム（内径：２７ｍｍ、長
さ：３００ｍｍ）、外管である冷却カラム（内径：６０
ｍｍ、長さ：２７０ｍｍ）からなるＣｌｕｓｉｕｓ−Ｄ
ｉｃｋｅｌ型二重管を用いた。反応カラムはステンレス
製、冷却カラムにはアクリル製の円筒管を使用した。発
熱体は白金を２．８ｗｔ％担持した炭素棒（径：３．０
ｍｍ、長さ：１９５ｍｍ）を用い、反応カラムの中心に
設置した。反応カラム内に温度勾配を付与するためカラ
ム外壁を循環水で冷却した。また、水素及び一酸化炭素
は管上部から回収した。
さ：３００ｍｍ）、外管である冷却カラム（内径：６０
ｍｍ、長さ：２７０ｍｍ）からなるＣｌｕｓｉｕｓ−Ｄ
ｉｃｋｅｌ型二重管を用いた。反応カラムはステンレス
製、冷却カラムにはアクリル製の円筒管を使用した。発
熱体は白金を２．８ｗｔ％担持した炭素棒（径：３．０
ｍｍ、長さ：１９５ｍｍ）を用い、反応カラムの中心に
設置した。反応カラム内に温度勾配を付与するためカラ
ム外壁を循環水で冷却した。また、水素及び一酸化炭素
は管上部から回収した。
【００１４】（実験操作）メタンを０．２２〜０．８９
ｍｍｏｌ／ｍｉｎの流量で反応カラム下部から上昇液で
供給し、発熱体に８０〜２００Ｗの電力を投入して８時
間反応を行った。放射温度計により測定した炭素棒表面
温度は１１２０〜１３７０Ｋである。気体状生成物はＦ
ＩＤ，ＴＣＤガスクロマトグラフでオンライン分析し
た。発熱体表面に析出するカーボンは重量法で定量し
た。また、同様の条件下でＮｉを０．４ｗｔ％担持した
炭素棒を発熱体として用いた実験を行った。
ｍｍｏｌ／ｍｉｎの流量で反応カラム下部から上昇液で
供給し、発熱体に８０〜２００Ｗの電力を投入して８時
間反応を行った。放射温度計により測定した炭素棒表面
温度は１１２０〜１３７０Ｋである。気体状生成物はＦ
ＩＤ，ＴＣＤガスクロマトグラフでオンライン分析し
た。発熱体表面に析出するカーボンは重量法で定量し
た。また、同様の条件下でＮｉを０．４ｗｔ％担持した
炭素棒を発熱体として用いた実験を行った。
【００１５】 実施例１ 白金担持炭素棒・表面温度１３６０Ｋ・０．４４ｍｍｏｌ／ｍｉｎ メタン転換率：７７．０％、二酸化炭素転換率：７５．５％ 選択率：水素 ９０．０％ 一酸化炭素 ８０．５％ （Ｃ2 Ｈ4 、Ｃ2 Ｈ2 、Ｃ3 Ｈ6 及びＣ3+微量）
【００１６】 実施例２ ニッケル担持炭素棒・表面温度１３６０Ｋ・０．４４ｍｍｏｌ／ｍｉｎ メタン転換率：６５．７％、二酸化炭素転換率：８０．２％ 選択率：水素 ９０．８％ 一酸化炭素 ９３．８％
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハイマン・ディー・ゲサー カナダ マニトバ州ウィニペグ市ユニバー シティセンター505番地 マニトバ大学内 Ｆターム(参考） 4G040 EA03 EA05 EB23 EB46 EC03
Claims (1)
- 【請求項１】 一対の器壁を、その一方が高温に他方が
低温となる温度差を有するように構成して対向させて配
置し、その器壁間に反応空間を形成させてなる熱拡散反
応管を用いて、メタンと二酸化炭素を反応させて合成ガ
スを得ることを特徴とする合成ガスの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32366599A JP2001146403A (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 合成ガスの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32366599A JP2001146403A (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 合成ガスの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001146403A true JP2001146403A (ja) | 2001-05-29 |
Family
ID=18157251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32366599A Pending JP2001146403A (ja) | 1999-11-15 | 1999-11-15 | 合成ガスの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001146403A (ja) |
-
1999
- 1999-11-15 JP JP32366599A patent/JP2001146403A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050512 |
|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20050518 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050519 |
|
| A625 | Written request for application examination (by other person) |
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|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080128 |
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|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080702 |