JP2001187327A - 二酸化炭素固定化反応槽 - Google Patents

二酸化炭素固定化反応槽

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JP2001187327A JP37539399A JP37539399A JP2001187327A JP 2001187327 A JP2001187327 A JP 2001187327A JP 37539399 A JP37539399 A JP 37539399A JP 37539399 A JP37539399 A JP 37539399A JP 2001187327 A JP2001187327 A JP 2001187327A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 反応槽内の触媒反応を外部から観察できる二
酸化炭素固定化反応槽を提供する。 【解決手段】 コイルヒータ2の内側に、触媒8を充填
した透明な石英反応管1が設けられ、下部のガス流入口
5から二酸化炭素とメタンもしくは水素の反応ガスが導
入され、コイルヒータ2によって400〜700℃に加
熱される。石英保護管3の内側には、熱線を反射断熱す
る金メッキ薄膜4と、外部から目視することのできる金
メッキ無しのスリット10が形成されている。金メッキ
無しのスリット10を通して、反応ガスが適切な温度と
ガス流量で反応しているかを観察しながら、温度とガス
流量を制御することができ、触媒反応を効率よく行うこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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、二酸化炭素とメタンもしくは水素
の反応ガスと触媒を加熱して炭素を固定化する二酸化炭
素固定化反応槽に関する。
【0002】
【従来の技術】地球温暖化防止に関して大気中の温室効
果ガス濃度を低減するためには、その排出自体を抑える
ことが不可欠である。その排出削減のために、いろいろ
な方法が研究されている。大気中の二酸化炭素(C
)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CO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(H)雰囲気下でCO
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COを分離するC
分離装置や、その分離されたCOを濃縮するCO
濃縮装置、COとHを触媒存在下で反応させて微
粉状炭素を生成するCO/H反応装置などから構成
されている。
【0003】図2に、COと、CHを分解してでき
るHを触媒存在下で反応させて微粉状炭素を生成する
二酸化炭素固定化装置の反応槽を示す。反応槽12の内
部には、最下部にシリンダ24がセットされ、下方から
の反応ガスが一様に流入するような空間を形成してい
る。そして、その空間に測温計17aがセットされてい
る。シリンダ24の上部に円筒状の一つのトレイ18が
設けられ、トレイ18の底部の棚15上にフィルタ15
aがセットされ、トレイ18内に触媒8が一様に充填さ
れ、反応ガスが上方に流れるようにしている。反応槽1
2の外側には、加熱炉20に触媒反応を促進するための
遠赤外線ヒータ19がセットされ、加熱用ヒータとして
働く。加熱炉20は、熱絶縁のために保温材26で反応
槽12を覆っている。したがって、外部から反応槽12
内の反応を目視することはできない。そして、反応槽1
2内に、触媒8が充填されたトレイ18がセットされ、
上部から蓋25を用いてネジ23により閉められる。蓋
25には反応後の排出ガスのガス出口16bと、測温計
17bが設けられている。さらに、反応槽12の上部に
は、保温用のカバー22a、22bが被せられる。
【0004】そして、二酸化炭素・メタン反応ガスが、
反応槽12の下部に設けられたガス流入口16aから導
入され、反応立ち上げ時には、反応槽12が遠赤外線ヒ
ータ19で加熱される。触媒8の温度は上昇しメタンガ
スは触媒反応により炭素と水素に分解する。そして二酸
化炭素はその水素と反応して、炭素と水(水蒸気)にな
る。炭素は触媒8の表面に固定化カーボン7として固定
化され、水蒸気と余剰の水素と未反応のメタン、未反応
の二酸化炭素のガスが反応槽12の上部に設けられたガ
ス出口16bから外部に排出ガスとして出る。装置全体
は支持部21により支持されている。そして、所定の時
間反応させた後、常温に下げて蓋25を開放し、内部の
トレイ18を外部に取出し、触媒8と固定化カーボン7
を機械的な振動により分離する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来の二酸化炭素固定
化反応槽は以上のように構成されているが、反応槽12
をヒータ15で加熱しその熱を外部に放熱しないよう
に、加熱炉20の外装はセラミックス製の断熱材が使わ
れており、この保温材26により、反応槽12内の反応
を外部から目視することができない。したがって、反応
ガスが触媒によって適切な温度で反応しているか否かを
観察して、反応条件を得ることができないという課題が
ある。
【0006】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、反応槽12内の触媒反応を外部から観
察できる二酸化炭素固定化反応槽を提供することを目的
とする。
【0007】
【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反応槽は、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の反応槽にお
いて、二酸化炭素とメタンもしくは水素を混合した反応
ガスと触媒を加熱して反応させる透明な石英反応槽と、
石英反応槽の外周に設置されたコイル状またはブロック
状のヒータと、ヒータの外側に設置された透明な石英管
を備え、この外側の石英管の内側に半透明で反射断熱層
の金メッキ薄膜が形成されるとともに、前記金メッキ薄
膜の一部に外部から内部の反応状態を観察することので
きる金メッキ薄膜の無い透明なスリット部が設けられた
ものである。
【0008】本発明の二酸化炭素固定化反応槽は上記の
ように構成されており、反応槽に透明な石英筒を用い、
その外周にヒータをコイル状またはブロック状に設置
し、その外側に透明な石英管を設け、その内側に金メッ
キ薄膜の反射断熱層と一部透明なスリット部分を設けて
いるので、外部からそのスリット部分を通して反応槽内
の触媒反応を観察することができる。そのため、反応ガ
スが触媒によって適切な温度で反応する反応条件を得る
ことができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の二酸化炭素固定化反応槽
の一実施例を図1を参照しながら説明する。図1は本発
明の二酸化炭素固定化反応槽の断面構造を示す図であ
る。本反応槽は触媒8を充填する透明な石英からなる石
英反応管と、その石英反応管1の外周に設けられ触媒8
を加熱するコイルヒータ2と、そのコイルヒータ2に電
力を供給する加熱ヒータ用電源9と、コイルヒータ2の
外周に設けられた石英からなる透明な石英保護管3と、
その石英保護管3の内面に形成され熱線を反射し断熱す
る金メッキ薄膜4と、その金メッキ薄膜の一部に設けら
れた外部から内部の反応状態を観察することのできる金
メッキ無しのスリット10と、石英反応管1の下部に設
けられた反応ガスを導入するためのガス流入口5と、石
英反応管1の上部に設けられた反応後のガスを排出する
ためのガス出口6とから構成されている。
【0010】石英反応管1は、透明な石英の円筒で、下
部に設けられたガス流入口5から二酸化炭素とメタンも
しくは水素の反応ガスが導入され、石英反応管1の内部
に充填された触媒8の元で、400〜700℃に加熱さ
れ、還元反応して触媒8の表面に固定化カーボン7を析
出させるものである。コイルヒータ2は、石英反応管1
の外周に、コイル状またはブロック状に設けられ、加熱
ヒータ用電源9によって電力が供給され発熱するもので
ある。この供給電流を調節することにより石英反応管1
内の触媒8の温度を400〜700℃に制御することが
できる。
【0011】石英保護管3は、透明な石英の円筒で、コ
イルヒータ2の外側に設けられ、内面に金メッキ薄膜4
を形成し、コイルヒータ2からの熱を反射する断熱壁と
して作用するとともに、反応槽の機械的な強度を保持し
ている。金メッキ薄膜4は、石英保護管3の内面に蒸着
法、スパッター法、化学反応塗布法等により形成され、
波長1μmを超える赤外域では95%以上反射し、可視
領域では十分透過する特性を持つものである。
【0012】金メッキ無しのスリット10は、外部から
内部の触媒反応を観察することができる窓で、その大き
さは最低10×30mm程度あれば目視窓として用いる
ことができる。そのため金メッキ薄膜4の形成されてい
ない金メッキ無しのスリット10の部分が石英保護管3
の内面に作られている。反応流動状態を目視11するに
は、約450℃以上昇温すれば、金メッキ薄膜4を通し
て内部を観察することもできるが、金メッキ無しのスリ
ット10を設けているため、室温付近でも内部の触媒反
応状態を観察することができる。そのため、低温から高
温に至るまでの反応状態を外部から観察することができ
る。
【0013】次に、本反応槽の操作を説明する。まず、
石英反応管1の上部の蓋を開ける。そして、内部に触媒
8を充填する。蓋を閉めて、下部のガス流入口5から二
酸化炭素とメタンもしくは水素を導入する。同時に加熱
ヒータ用電源9をONして、コイルヒータ2に電流を流
し、コイルヒータ2を発熱させる。内部に設けられた測
温計(図示していない)で温度を監視し、同時に金メッ
キ無しのスリット10から反応流動状態を目視11す
る。
【0014】内部温度を400〜700℃で制御し、反
応流動状態を目視11しながら、加熱ヒータ用電源9で
コイルヒータ2に流す電流を調節したり、ガス流量を調
節したりして最適な触媒反応を行なわせる。それによっ
て、触媒8の表面に固定化カーボン7が効率よく析出す
る。所定の時間反応後、電源をOFFし反応槽を常温に
して、反応ガスの供給を止め、石英反応管1の上部の蓋
を開け、内部の固定化された固定化カーボン7と触媒8
を外部に取出す。外部で機械的な振動により触媒8と固
定化カーボン7を分離する。
【0015】上記の実施例では、ヒータコイル2を石英
反応管1の外側にコイル状にして、内部の触媒を加熱し
たが、石英反応管1の外表面にヒータ材料を薄膜でコー
ティング形成して、透明可能なものにしても良い。
【0016】
【発明の効果】本発明の二酸化炭素固定化反応槽は上記
のように構成されており、透明な石英筒を反応槽として
用い、ヒータをコイル状またはブロック状にして、外部
から反応槽内の触媒流動状態を観察できるスリット窓が
設けられているので、反応ガスが適切な温度とガス流量
で反応しているかを観察しながら、温度とガス流量を制
御することができ、触媒反応を効率よく行うことができ
る。さらに、ヒータの外側に石英の保護筒を設けて、そ
の内面に熱線を反射断熱する金メッキ薄膜が設けられて
いるので、小型で省電力タイプの加熱炉を形成すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の二酸化炭素固定化反応槽の一実施例
を示す図である。
【図2】 従来の二酸化炭素固定化反応槽を示す図であ
る。
【符号の説明】
1…石英反応管 2…コイルヒー
タ 3…石英保護管 4…金メッキ薄
膜 5…ガス流入口 6…ガス出口 7…固定化カーボン 8…触媒 9…加熱ヒータ用電源 10…金メッキ無
しのスリット 11…反応流動状態を目視 12…反応槽 12a…外筒 15…棚 15a…フィルタ 16a…ガス流
入口 16b…ガス出口 17a…測温計 17b…測温計 18…トレイ 19…ヒータ 20…加熱炉 21…支持部 22a…カバー 22b…カバー 23…ネジ 24…シリンダ 25…蓋 26…保温材
───────────────────────────────────────────────────── 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) 4G075 AA04 AA62 AA63 BA06 BD04 BD14 CA12 CA54 CA57 EA06 EB39 EC14 FB06 FC04

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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
    素固定化装置の反応槽において、二酸化炭素とメタンも
    しくは水素を混合した反応ガスと触媒を加熱して反応さ
    せる透明な石英反応槽と、石英反応槽の外周に設置され
    たコイル状またはブロック状のヒータと、ヒータの外側
    に設置された透明な石英管を備え、この外側の石英管の
    内側に半透明で反射断熱層の金メッキ薄膜が形成される
    とともに、前記金メッキ薄膜の一部に外部から内部の反
    応状態を観察することのできる金メッキ薄膜の無い透明
    なスリット部が設けられたことを特徴とする二酸化炭素
    固定化反応槽。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010088995A (ja) * 2008-10-07 2010-04-22 National Agriculture & Food Research Organization 固相合成装置用反応槽モジュールおよびそれを用いた固相合成装置
KR101196646B1 (ko) 2011-02-11 2012-11-02 비젼테크놀러지 주식회사 반도체 웨이퍼 폐슬러지 저장 탱크 및 이를 포함하는 반도체 웨이퍼 폐슬러지 재생 시스템
KR102327490B1 (ko) * 2021-06-28 2021-11-17 고등기술연구원연구조합 일체형수소생성장치
CN114558525A (zh) * 2022-03-01 2022-05-31 徐州工程学院 一种甲烷二氧化碳催化制合成气的反应装置

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