JP2002012401A - Film reaction apparatus and gas synthesis system - Google Patents

Film reaction apparatus and gas synthesis system

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JP2002012401A
JP2002012401A JP2000189205A JP2000189205A JP2002012401A JP 2002012401 A JP2002012401 A JP 2002012401A JP 2000189205 A JP2000189205 A JP 2000189205A JP 2000189205 A JP2000189205 A JP 2000189205A JP 2002012401 A JP2002012401 A JP 2002012401A
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Japan
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oxygen
gas
partial pressure
membrane reactor
heating
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JP2000189205A
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Japanese (ja)
Inventor
Norio Miura
則雄 三浦
Yasutake Teraoka
靖剛 寺岡
Tatsuki Ishihara
達己 石原
Noboru Yamazoe
▲昇▼ 山添
Akihiro Yamashita
晃弘 山下
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02E60/50Fuel cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a film reaction apparatus, and a useful gas generation method, a denitration method, and an oxygen manufacturing method using the apparatus. SOLUTION: A gas synthesis system is equipped with a compressing means 13 which compresses an exhaust gas 12 from a boiler 11 for driving a generator 10, a heat exchanger 15 as a heating means which heats the compressed gas 14, a film reaction apparatus 17, in which a high pressure chamber 17H for high partial oxygen pressure and a low pressure chamber 17L for lower partial oxygen pressure are separated from each other with an oxygen ion-electron mixed electric conductive ceramic film 16 as a separating wall, and a heating means 18, which heats the film reaction apparatus 17.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、膜反応装置並びに
該装置を用いた有用ガス生成方法、脱硝方法、高酸素濃
縮空気製造方法及び酸素製造方法に関する。
The present invention relates to a membrane reaction apparatus, a method for producing a useful gas using the apparatus, a method for denitration, a method for producing high oxygen concentrated air, and a method for producing oxygen.

【0002】[0002]

【背景の技術】水素(H2 )と一酸化炭素(CO)との
混合物である合成ガスは、メタノール及びアンモニア等
の各種合成原料として、その他、石油精製用の水素源と
して製造されている。水素(H2 )と一酸化炭素(C
O)との合成ガスは、従来においては、主に下記のよう
な化学反応プロセスによって製造されている。
BACKGROUND ART Syngas, which is a mixture of hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (CO), is produced as various synthetic raw materials such as methanol and ammonia, and as a hydrogen source for petroleum refining. Hydrogen (H 2 ) and carbon monoxide (C
Conventionally, synthesis gas with O) is mainly produced by the following chemical reaction process.

【0003】(1) スチームリフォーミングプロセス ニッケル(Ni)等を主成分とする触媒上でメタン(C
4 )等の炭化水素と水蒸気とを高温で反応させる。下
記(1) 式に示すように、メタン改質反応は、吸熱反応で
あり、炭化水素はスチームと共に触媒が充填された反応
管にガス状態で供給され、反応に必要な熱は外部から加
熱して供給している。反応管出口のガス組成は、入口の
S/C比(スチームモル数/原料炭化水素のカーボンモ
ル数)及び温度、圧力に依存する。ここで、一般的には
反応温度は400〜1000(〜1200℃)程度の高
温度域で行われる。 CH4 +H2 O → CO+3H2 (吸熱) …(1) CO +H2 O → CO2 +H2 (発熱) …(2)
(1) Steam reforming process [0003] Methane (C) is formed on a catalyst containing nickel (Ni) or the like as a main component.
A hydrocarbon such as H 4 ) is reacted with steam at a high temperature. As shown in the following equation (1), the methane reforming reaction is an endothermic reaction, in which hydrocarbons are supplied in a gaseous state together with steam to a reaction tube filled with a catalyst, and heat required for the reaction is externally heated. Supply. The gas composition at the outlet of the reaction tube depends on the S / C ratio at the inlet (steam mole number / carbon mole number of raw hydrocarbon), temperature and pressure. Here, the reaction is generally performed in a high temperature range of about 400 to 1000 (to 1200 ° C.). CH 4 + H 2 O → CO + 3H 2 (endothermic)… (1) CO + H 2 O → CO 2 + H 2 (exothermic)… (2)

【0004】ところで、上記スチームリフォーミングプ
ロセスにおいては、上記触媒性能を維持させるために
は、触媒上の炭素析出防止及び原料ガス中に含まれる硫
黄成分による触媒被毒を防止する必要がある。また、炭
素の析出を防止するために、水蒸気の量は(1) 式の反応
で消費される3倍程度が必要となる。また、排ガス中の
硫黄被毒を防止するために、改質触媒供給前に脱硫装置
を設置する必要がある。すなわち、当該方法を実施する
場合においては、多量の熱供給及び水蒸気の供給が必要
となり、さらに脱硫等の前処理工程が必要なため、きわ
めてエネルギー消費の多いプロセスである。
[0004] In the steam reforming process, in order to maintain the catalyst performance, it is necessary to prevent carbon deposition on the catalyst and to prevent catalyst poisoning by sulfur components contained in the raw material gas. Further, in order to prevent carbon deposition, the amount of water vapor needs to be about three times that consumed in the reaction of the formula (1). Further, in order to prevent sulfur poisoning in the exhaust gas, it is necessary to install a desulfurization device before supplying the reforming catalyst. That is, when this method is performed, a large amount of heat and steam are required to be supplied, and a pretreatment step such as desulfurization is required.

【0005】(2) 部分酸化プロセス 例えばニッケル(Ni)等を主成分とする触媒上でメタ
ン等の炭化水素と酸素とを反応させている。 CH4 + 1/2O2 → CO+2H2 (発熱) …(3)
(2) Partial oxidation process For example, a hydrocarbon such as methane and oxygen are reacted on a catalyst containing nickel (Ni) or the like as a main component. CH 4 + 1 / 2O 2 → CO + 2H 2 (exothermic)… (3)

【0006】この反応は発熱反応であり、1000℃以
上の高温に達するので、耐熱性の高い触媒が必要であ
る。この部分酸化は、上記スチームリフォーミングプロ
セスの場合と比較して、触媒表面に炭素が析出し易い傾
向がある。この炭素の析出には、触媒活性の低下をもた
らすばかりではなく、時には触媒反応管の閉塞といった
深刻な問題を引き起こす可能性がある。また、酸素供給
用のプラントが別途必要となるという問題がある。
This reaction is an exothermic reaction and reaches a high temperature of 1000 ° C. or more, so that a catalyst having high heat resistance is required. This partial oxidation tends to deposit carbon on the catalyst surface more easily than in the case of the steam reforming process. Not only does this carbon deposition result in a decrease in catalytic activity, but also can cause serious problems such as sometimes clogging of the catalytic reactor. Another problem is that a plant for supplying oxygen is required separately.

【0007】本発明は上記問題に鑑み、膜反応装置並び
に該装置を用いたガス合成システム、並びに脱硝方法及
び酸素製造システムを提供することを目的とする。
[0007] In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a membrane reactor, a gas synthesis system using the same, a denitration method, and an oxygen production system.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
[請求項1]の発明は、酸素イオン透過性導電体セラミ
ックス膜の一方の面の酸素ガス分圧を高くすると共に、
他方の面の酸素ガス分圧を低くし、一方の酸素ガス分圧
の高い面に燃焼排ガスを供給すると共に、他方の酸素ガ
ス分圧の低い面に炭化水素を含有するガスを供給すると
共に、温度を200〜1200℃に維持し、上記燃焼排
ガス中の酸素若しくは窒素酸化物から酸素を引き抜き、
上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜内で酸素イ
オン及び電子を移動させてなり、該移動した酸素イオン
により、上記供給したガス中のCH4 等の炭化水素を部
分酸化してCO及びH2 を得ることを特徴とする。
Means for Solving the Problems To solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 increases the partial pressure of oxygen gas on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film,
While lowering the oxygen gas partial pressure on the other surface, supplying the combustion exhaust gas to the one oxygen gas partial pressure high surface, and supplying the hydrocarbon-containing gas to the other oxygen gas partial pressure low surface, Maintaining the temperature at 200 to 1200 ° C., extracting oxygen from oxygen or nitrogen oxides in the combustion exhaust gas,
Oxygen ions and electrons are moved in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film, and the transferred oxygen ions partially oxidize hydrocarbons such as CH 4 in the supplied gas to convert CO and H 2 . It is characterized by obtaining.

【0009】[請求項2]の発明は、酸素イオン透過性
導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分圧を高く
すると共に、他方の面を真空排気により酸素ガス分圧を
低くし、一方の酸素ガス分圧の高い面に燃焼排ガスを供
給し、温度を200〜1200℃に維持し、上記燃焼排
ガス中の酸素を引き抜き、上記酸素イオン透過性導電体
セラミックス膜内で酸素イオン及び電子を移動させてな
り、該移動した酸素イオンから酸素を得ることを特徴と
する。
According to the invention of claim 2, the partial pressure of oxygen gas on one surface of the oxygen-ion-permeable conductive ceramic film is increased, and the partial pressure of oxygen gas is reduced on the other surface by evacuation. The combustion exhaust gas is supplied to the surface having a high oxygen gas partial pressure, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C., oxygen in the combustion exhaust gas is extracted, and oxygen ions and electrons are extracted in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film. And oxygen is obtained from the moved oxygen ions.

【0010】[請求項3]の発明は、酸素イオン透過性
導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分圧を高く
すると共に、他方の面の酸素ガス分圧を低くし、一方の
酸素ガス分圧の高い面に燃焼排ガスを供給すると共に、
他方の酸素ガス分圧の低い面に不活性ガスを供給し、温
度を200〜1200℃に維持し、上記燃焼排ガス中の
酸素を引き抜き、上記酸素イオン透過性導電体セラミッ
クス膜内で酸素イオン及び電子を移動させてなり、該移
動した酸素イオンから酸素を得ることを特徴とする。
According to the invention of claim 3, the partial pressure of oxygen gas on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased, and the partial pressure of oxygen gas on the other surface is reduced. While supplying combustion exhaust gas to the surface with high partial pressure,
An inert gas is supplied to the other surface having a low oxygen gas partial pressure, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C., oxygen in the combustion exhaust gas is extracted, and oxygen ions and oxygen ions in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film are formed. The method is characterized in that electrons are transferred and oxygen is obtained from the transferred oxygen ions.

【0011】[請求項4]の発明は、酸素イオン透過性
導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分圧を高く
すると共に、他方の面の酸素ガス分圧を低くし、一方の
酸素ガス分圧の高い面に空気を供給すると共に、他方の
酸素ガス分圧の低い面に炭化水素を含有するガスを供給
すると共に、温度を200〜1200℃に維持し、上記
空気から酸素を引き抜き、上記酸素イオン透過性導電体
セラミックス膜内で酸素イオン及び電子を移動させてな
り、該移動した酸素イオンにより、上記供給したガス中
のCH4 等の炭化水素を部分酸化してCO及びH2 を得
ることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, the partial pressure of oxygen gas on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased while the partial pressure of oxygen gas on the other surface is reduced. While supplying air to the surface having a high partial pressure and supplying gas containing hydrocarbon to the other surface having a low partial pressure of oxygen gas, maintaining the temperature at 200 to 1200 ° C., extracting oxygen from the air, Oxygen ions and electrons are moved in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film, and the transferred oxygen ions partially oxidize hydrocarbons such as CH 4 in the supplied gas to convert CO and H 2 . It is characterized by obtaining.

【0012】[請求項5]の発明は、酸素イオン透過性
導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分圧を高く
すると共に、他方の面を真空排気し、酸素ガス分圧を低
くし、一方の酸素ガス分圧の高い面に空気を供給し、温
度を200〜1200℃に維持し、上記空気から酸素を
引き抜き、上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜
内で酸素イオン及び電子を移動させてなり、該移動した
酸素イオンから酸素を得ることを特徴とする。
According to the invention of claim 5, the partial pressure of oxygen gas on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased, and the other surface is evacuated to reduce the partial pressure of oxygen gas. Air is supplied to one of the surfaces having a high oxygen gas partial pressure, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C., oxygen is extracted from the air, and oxygen ions and electrons are moved in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film. And obtaining oxygen from the transferred oxygen ions.

【0013】[請求項6]の発明は、酸素イオン透過性
導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分圧を高く
すると共に、他方の面の酸素ガス分圧を低くし、一方の
酸素ガス分圧の高い面に空気を供給すると共に、他方の
酸素ガス分圧の低い面に不活性ガスを供給し、温度を2
00〜1200℃に維持し、上記燃焼排ガス中の酸素を
引き抜き、上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜
内で酸素イオン及び電子を移動させてなり、該移動した
酸素イオンから酸素を得ることを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, the oxygen gas partial pressure on one surface of the oxygen ion permeable conductive ceramic film is increased, and the oxygen gas partial pressure on the other surface is reduced. Air is supplied to the surface having a high partial pressure, and inert gas is supplied to the other surface having a low partial pressure of oxygen gas.
The temperature is maintained at 00 to 1200 ° C., oxygen in the combustion exhaust gas is extracted, oxygen ions and electrons are moved in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film, and oxygen is obtained from the moved oxygen ions. And

【0014】[請求項7]の発明は、燃焼排ガスを圧縮
するガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に加熱す
る加熱手段と、請求項1の膜反応装置と、上記膜反応容
器を加熱する加熱手段とを具備してなり、上記酸素イオ
ン透過性導電体セラミックス膜に炭化水素を供給し、上
記燃焼排ガス中の酸素若しくは窒素酸化物から酸素を引
き抜き、上記セラミックス膜中で酸素イオン及び電子を
移動させ、該移動した酸素イオンにより、上記供給した
ガス中のCH4 等の炭化水素を部分酸化してCO及びH
2 を得ることを特徴とする。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a gas compressing means for compressing a combustion exhaust gas, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of the first aspect, and the membrane reactor. Heating means for heating, supplying hydrocarbons to the oxygen ion permeable conductive ceramic film, extracting oxygen from oxygen or nitrogen oxides in the combustion exhaust gas, oxygen ions and oxygen ions in the ceramic film. The electrons are transferred, and the transferred oxygen ions partially oxidize hydrocarbons such as CH 4 in the supplied gas to convert CO and H
It is characterized by obtaining 2 .

【0015】[請求項8]の発明は、燃焼排ガスを圧縮
するガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に加熱す
る加熱手段と、請求項2の膜反応装置と、上記膜反応容
器を加熱する加熱手段とを具備してなり、上記酸素イオ
ン透過性導電体セラミックス膜の一方の面を真空排気に
より低酸素分圧化し、上記燃焼排ガス中の酸素若しくは
窒素酸化物から酸素を引き抜き、上記セラミックス膜中
で酸素イオン及び電子を移動させ、該移動した酸素イオ
ンにより、酸素を得ることを特徴とする。
[0018] The invention of claim 8 provides a gas compression means for compressing combustion exhaust gas, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of claim 2 and the membrane reactor. Heating means for heating, the one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is reduced in oxygen partial pressure by vacuum exhaust, and oxygen is extracted from oxygen or nitrogen oxides in the combustion exhaust gas. Oxygen ions and electrons are moved in the ceramic film, and oxygen is obtained by the transferred oxygen ions.

【0016】[請求項9]の発明は、燃焼排ガスを圧縮
するガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に加熱す
る加熱手段と、請求項3の膜反応装置と、上記反応容器
を加熱する加熱手段とを具備してなり、上記酸素イオン
透過性導電体セラミックス膜に不活性ガスを供給し、上
記セラミックスを酸素イオン及び電子が移動し、移動し
た酸素イオンにより酸素を得ることを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a gas compression means for compressing a combustion exhaust gas, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of the third aspect, and heating the reaction vessel. Heating means for supplying an inert gas to the oxygen-ion-permeable conductive ceramic film, oxygen ions and electrons move through the ceramic, and oxygen is obtained by the transferred oxygen ions. I do.

【0017】[請求項10]の発明は、酸素イオン透過
性導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分圧を高
くすると共に、他方の面の酸素ガス分圧を低くし、一方
の酸素ガス分圧の高い面に燃焼排ガスを供給すると共
に、他方の酸素ガス分圧の低い面に常圧空気を供給する
と共に、温度を200〜1200℃に維持し、上記燃焼
排ガスから酸素を引き抜き、上記酸素イオン透過性導電
体セラミックス膜内で酸素イオン及び電子を移動させて
なり、該移動した酸素イオンにより、酸素が濃縮された
空気を得る膜反応装置と、一方の酸素ガス分圧の高い面
の燃焼排ガスを圧縮するガス圧縮手段と、該圧縮された
ガスを高温に加熱する加熱手段と、上記反応容器を加熱
する加熱手段とを具備してなり、酸素が濃縮された空気
を得ることを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, the partial pressure of oxygen gas on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased while the partial pressure of oxygen gas on the other surface is reduced. Along with supplying the combustion exhaust gas to the surface having a high partial pressure, supplying normal pressure air to the other surface having a low partial pressure of oxygen gas, maintaining the temperature at 200 to 1200 ° C., extracting oxygen from the combustion exhaust gas, Oxygen ions and electrons are moved inside the oxygen ion permeable conductive ceramic film, and the transferred oxygen ions are used to obtain oxygen-enriched air. It comprises gas compression means for compressing the combustion exhaust gas, heating means for heating the compressed gas to a high temperature, and heating means for heating the reaction vessel to obtain oxygen-enriched air. When That.

【0018】[請求項11]の発明は、空気を圧縮する
ガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に加熱する加
熱手段と、請求項4の膜反応装置と、上記反応容器を加
熱する加熱手段とを具備してなり、上記酸素イオン透過
性導電体セラミックス膜に炭化水素を供給し、上記セラ
ミックスを酸素イオン及び電子が移動し、該移動した酸
素イオンにより、上記供給したガス中のCH4 等の炭
化水素を部分酸化してCO及びH2 を得ることを特徴と
する。
The invention of claim 11 provides a gas compression means for compressing air, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of claim 4, and heating the reaction vessel. A heating means for supplying hydrocarbons to the oxygen-ion-permeable conductive ceramic film, whereby oxygen ions and electrons move through the ceramic, and the transferred oxygen ions cause CH4 in the supplied gas to be increased. And the like, by partially oxidizing hydrocarbons such as CO and H 2 .

【0019】[請求項12]の発明は、空気を圧縮する
ガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に加熱する加
熱手段と、請求項5の膜反応装置と、上記反応容器を加
熱する加熱手段とを具備してなり、上記酸素イオン透過
性導電体セラミックス膜の一方を真空排気により低酸素
分圧化し、上記セラミックスを酸素イオン及び電子が移
動し、該移動した酸素イオンにより、酸素を得ることを
特徴とする。
According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a gas compression means for compressing air, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of the fifth aspect, and heating the reaction vessel. Heating means, one of the oxygen ion permeable conductive ceramic films is reduced in oxygen partial pressure by evacuation, oxygen ions and electrons move in the ceramics, and oxygen is moved by the transferred oxygen ions. It is characterized by obtaining.

【0020】[請求項13]の発明は、空気を圧縮する
ガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に加熱する加
熱手段と、請求項6の膜反応装置と、上記反応容器を加
熱する加熱手段とを具備してなり、上記酸素イオン透過
性導電体セラミックス膜の一方に不活性ガスを供給し、
上記セラミックスを酸素イオン及び電子が移動し、該移
動した酸素イオンにより、酸素を得ることを特徴とす
る。
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a gas compression means for compressing air, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of the sixth aspect, and heating the reaction vessel. Heating means, and supplies an inert gas to one of the oxygen ion-permeable conductive ceramic films,
Oxygen ions and electrons move through the ceramics, and oxygen is obtained by the transferred oxygen ions.

【0021】[請求項14]の発明は、酸素イオン透過
性導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分圧を高
くすると共に、他方の面の酸素ガス分圧を低くし、一方
の酸素ガス分圧の高い面に空気を供給すると共に、他方
の酸素ガス分圧の低い面に常圧空気を供給すると共に、
温度を200〜1200℃に維持し、上記空気から酸素
を引き抜き、上記酸素イオン透過性導電体セラミックス
膜内で酸素イオン及び電子を移動させてなり、該移動し
た酸素イオンにより、酸素が濃縮された空気を得る膜反
応装置と、一方の酸素ガス分圧の高い面の空気を圧縮す
るガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に加熱する
加熱手段と、上記の膜反応装置と、上記反応容器を加熱
する加熱手段とを具備してなり、酸素が濃縮された空気
を得ることを特徴とする。
According to a fourteenth aspect of the present invention, the partial pressure of oxygen gas on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased, and the partial pressure of oxygen gas on the other surface is reduced. While supplying air to the surface with high partial pressure, and supplying normal pressure air to the other surface with low partial pressure of oxygen gas,
The temperature was maintained at 200 to 1200 ° C., oxygen was extracted from the air, and oxygen ions and electrons were moved in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film. Oxygen was concentrated by the transferred oxygen ions. A membrane reactor for obtaining air, gas compression means for compressing air on one surface having a high partial pressure of oxygen gas, heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor described above, And heating means for heating the container to obtain oxygen-enriched air.

【0022】[請求項15]の発明は、請求項1,請求
項4の膜反応装置において、酸素イオン透過性導電体セ
ラミックス膜の炭化水素を部分酸化してCO及びH2
得る低酸素分圧側に、炭化水素の部分酸化に活性な触媒
を設置することを特徴とする。
According to a fifteenth aspect of the present invention, there is provided the membrane reactor according to the first or fourth aspect, wherein the hydrocarbon of the oxygen ion-permeable conductive ceramic membrane is partially oxidized to obtain CO and H 2. A catalyst active for partial oxidation of hydrocarbons is provided on the pressure side.

【0023】[請求項16]の発明は、請求項1,請求
項2,請求項3の膜反応装置において、酸素イオン透過
性導電体セラミックス膜の燃焼排ガスを供給する高酸素
分圧側に、NOX の分解に活性な触媒を設置することを
特徴とする。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the membrane reactor of the first, second and third aspects, the oxygen ion-permeable conductive ceramic membrane is provided with NO It is characterized in that a catalyst active for decomposition of X is provided.

【0024】[請求項17]の発明は、請求項1又は4
の膜反応装置から得られた合成ガスをメタノール合成手
段を用いてメタノールを合成することを特徴とする。
The invention of claim 17 is the first or fourth aspect of the present invention.
Is characterized in that methanol is synthesized from the synthesis gas obtained from the membrane reactor using a methanol synthesis means.

【0025】[請求項18]の発明は、請求項2又は請
求項3の膜反応装置と請求項1の膜反応装置を組み合わ
せてなり、まず、燃焼排ガスを請求項2又は請求項3の
膜反応装置に供給し、燃焼排ガス中の酸素を引き抜き、
引き続き、請求項1の膜反応装置で水素、一酸化炭素の
合成ガスを製造し、上記構成により燃焼排ガス中の窒素
酸化物を無害化するとともに、得られた合成ガスをメタ
ノール合成手段を用いてメタノールを合成すること特徴
する。
The invention of claim 18 is a combination of the membrane reactor of claim 2 or claim 3 with the membrane reactor of claim 1, and firstly, the combustion exhaust gas is supplied to the membrane reactor of claim 2 or claim 3. Supply to the reactor, pull out the oxygen in the flue gas,
Subsequently, a synthesis gas of hydrogen and carbon monoxide is produced by the membrane reactor according to claim 1, and nitrogen oxides in the combustion exhaust gas are made harmless by the above-mentioned structure, and the obtained synthesis gas is produced by using a methanol synthesis means. It is characterized by the synthesis of methanol.

【0026】[請求項19]の発明は、請求項8又は請
求項9又は請求項10のシステムと請求項7のシステム
とを組み合わせてなり、まず、燃焼排ガスを請求項8又
は請求項9又は請求項10のシステムに供給し、燃焼排
ガス中の酸素を引き抜き、引き続き、請求項7のシステ
ムで水素、一酸化炭素の合成ガスを製造し、上記構成に
より燃焼排ガス中の窒素酸化物を無害化するとともに、
得られた合成ガスをメタノール合成手段を用いてメタノ
ールを合成すること特徴する。
The invention of claim 19 is a combination of the system of claim 8 or claim 9 or claim 10 with the system of claim 7. The system is supplied to the system of claim 10 to extract oxygen in the flue gas, and subsequently, the system of claim 7 is used to produce a synthesis gas of hydrogen and carbon monoxide. Along with
It is characterized in that methanol is synthesized from the obtained synthesis gas using a methanol synthesis means.

【0027】[請求項20]の発明は、請求項2又は請
求項3の膜反応装置と、請求項1の膜反応装置とを組み
合わせてなり、得られた合成ガスと酸素を燃料電池の燃
料ガスとして用いることを特徴とする。
According to a twentieth aspect of the present invention, the membrane reactor according to the second or third aspect is combined with the membrane reactor according to the first aspect, and the obtained synthesis gas and oxygen are used as fuel for a fuel cell. It is characterized in that it is used as a gas.

【0028】[請求項21]の発明は、請求項2又は請
求項3の膜反応装置を用いてなり、得られた酸素を石炭
ガス炉の燃焼ガスとして用いることを特徴とする。
According to a twenty-first aspect of the present invention, there is provided the membrane reactor according to the second or third aspect, wherein the obtained oxygen is used as a combustion gas for a coal gas furnace.

【0029】[請求項22]の発明は、請求項4の膜反
応装置の加熱を高温ガス炉の廃熱を用いてなることを特
徴とする。
[0029] The invention of claim 22 is characterized in that the membrane reactor of claim 4 is heated using waste heat of a high-temperature gas furnace.

【0030】[0030]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を以下に説明
するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるもの
ではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.

【0031】[第1の実施の形態]本発明の第1の実施
の形態を図1を用いて説明する。図1は本実施の形態に
かかる合成ガス製造システムの概略図である。図1に示
すように、本実施の形態にかかるシステムは、例えば発
電機10等を駆動する燃焼装置(ボイラ)11からの燃
焼排ガス12を圧縮する圧縮手段13と、該圧縮ガス1
4を加熱する加熱手段である熱交換器15と、該圧縮し
た燃焼排ガスを浄化する浄化手段25と、酸素イオン透
過性導電体セラミックス膜(以下「セラミックス膜」と
もいう)16を隔壁として、一方を酸素分圧の高い高圧
室17Hとすると共に他方を酸素分圧の低い低圧室17
Lとしてなる膜反応装置17と、該膜反応装置17を加
熱する加熱手段18とを具備してなるものである。
[First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of a synthesis gas production system according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the system according to the present embodiment includes, for example, a compression unit 13 that compresses a combustion exhaust gas 12 from a combustion device (boiler) 11 that drives a generator 10 and the like, and the compressed gas 1.
4, a heat exchanger 15 serving as a heating means for heating the compressed combustion exhaust gas, a purifying means 25 for purifying the compressed combustion exhaust gas, and an oxygen ion-permeable conductive ceramic film (hereinafter also referred to as "ceramic film") 16 as a partition wall. Is a high pressure chamber 17H having a high oxygen partial pressure, and the other is a low pressure chamber 17 having a low oxygen partial pressure.
It comprises a membrane reactor 17 serving as L and a heating means 18 for heating the membrane reactor 17.

【0032】そして、上記高圧室17H側に圧縮・高温
ガス19を供給すると共に、低圧室17L側に炭化水素
(例えばCH4 等)20を含有した例えば天然ガスを炭
化水素供給手段21から供給し、上記酸素イオン透過性
導電体セラミックス膜16を加熱手段18により加熱
し、上記圧縮・高温ガス19の窒素酸化物から酸素を引
き抜き、上記セラミックス膜16中で酸素イオン及び電
子を移動させ、該移動した酸素イオンにより、上記供給
したガス中のCH4 等の炭化水素20を部分酸化してC
O及びH2 等の合成ガス22を得るようにしたものであ
る。
The compressed / high-temperature gas 19 is supplied to the high-pressure chamber 17H, and natural gas containing hydrocarbons (eg, CH 4 ) 20 is supplied to the low-pressure chamber 17L from the hydrocarbon supply means 21. Then, the oxygen ion-permeable conductive ceramic film 16 is heated by a heating means 18 to extract oxygen from the nitrogen oxide of the compressed / high-temperature gas 19, thereby moving oxygen ions and electrons through the ceramic film 16, The hydrocarbons 20 such as CH 4 in the supplied gas are partially oxidized by the
A synthesis gas 22 such as O and H 2 is obtained.

【0033】上記加熱手段18は本実施の形態では、燃
焼排ガス12の廃熱を熱交換する熱交換器23により水
を加熱して高温水蒸気24としており、廃熱を回収する
ことで熱利用率を向上させている。
In the present embodiment, the heating means 18 heats water by means of a heat exchanger 23 for exchanging waste heat of the combustion exhaust gas 12 to produce high-temperature steam 24, and recovers the waste heat to obtain a heat utilization rate. Has been improved.

【0034】上記装置によれば、上記セラミックス膜1
6中で酸素イオン及び電子を移動させ、該移動した酸素
イオンにより、上記供給した天然ガス中のCH4 等の炭
化水素20を部分酸化してCO及びH2 を得ることがで
きる。
According to the above device, the ceramic film 1
Oxygen ions and electrons are transferred in 6, and the transferred oxygen ions can partially oxidize hydrocarbons 20 such as CH 4 in the supplied natural gas to obtain CO and H 2 .

【0035】上記膜反応装置17の酸素分離の原理を図
2に示す。図2に示すように、本実施の形態にかかる膜
反応装置17は、酸素イオン透過性導電体セラミックス
膜16の一方の面の酸素ガス分圧を高くして高圧室17
Hを形成すると共に、他方の面の酸素ガス分圧を低くし
て低圧室17Lを形成してなるものであり、一方の酸素
ガス分圧の高い面に燃焼排ガスである圧縮・高温ガス1
9を供給すると共に、他方の酸素ガス分圧を低い面に炭
化水素を含有するガス20を炭化水素供給手段21から
供給すると共に、加熱手段18により膜反応装置17内
の温度を200〜1200℃に維持し、上記燃焼排ガス
である圧縮・高温ガス19中の窒素酸化物(NOx)か
ら酸素を引き抜き、上記酸素イオン透過性導電体セラミ
ックス膜16内で酸素イオン(O2-)及び電子(e-
を移動させてなり、該移動した酸素イオン(O2-)によ
り、上記供給したCH4 等の炭化水素を部分酸化してC
O及びH2 を得るようにしている。
FIG. 2 shows the principle of oxygen separation in the membrane reactor 17. As shown in FIG. 2, the membrane reactor 17 according to the present embodiment increases the partial pressure of oxygen gas on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film 16 to increase the pressure of the high-pressure chamber 17.
H, and the low-pressure chamber 17L is formed by lowering the oxygen gas partial pressure on the other surface, and the compressed / high-temperature gas 1 which is the combustion exhaust gas is formed on one surface having a high oxygen gas partial pressure.
9 and the gas 20 containing hydrocarbons is supplied from the hydrocarbon supply means 21 to the other surface having a low partial pressure of oxygen gas from the hydrocarbon supply means 21, and the temperature in the membrane reactor 17 is raised to 200 to 1200 ° C. by the heating means 18. And oxygen is extracted from nitrogen oxides (NOx) in the compressed / high-temperature gas 19, which is the combustion exhaust gas, and oxygen ions (O 2− ) and electrons (e 2 ) in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film 16 are removed. - )
The hydrocarbons such as CH 4 supplied above are partially oxidized by the transferred oxygen ions (O 2− ) to convert C 2 into C 4.
O and H 2 are obtained.

【0036】すなわち、上記酸素イオン透過性導電体セ
ラミックス膜16を隔壁として、一方を高酸素分圧(高
圧室17H)とすると共に、他方を低酸素分圧(低圧室
17L)とし、高酸素分圧側の面で酸素は、下記(4) 式
に示すように、膜表面で電子(e- )を受け取って酸素
イオン(O2-)となる。 1/2 O2 +2e- =O2- …(4)
That is, the oxygen ion-permeable conductive ceramic film 16 is used as a partition wall, one of which is set to a high oxygen partial pressure (high pressure chamber 17H), the other is set to a low oxygen partial pressure (low pressure chamber 17L), and the high oxygen partial pressure is set. Oxygen on the pressure side receives electrons (e ) on the film surface and becomes oxygen ions (O 2− ) as shown in the following equation (4). 1/2 O 2 + 2e = O 2- … (4)

【0037】酸素イオン(O2-)は酸素イオン透過性導
電体セラミックス膜16中を低酸素分圧側へ向かって拡
散し、下記(4) 式に示すように、低酸素分圧側の表面で
電子を放出して酸素ガス(O2 )となる。そして、供給
された炭化水素(例えばCH4 等)20と反応し、下記
(5) 式に示すように、部分酸化してCO,H2 を合成す
る。 O2-=1/2 O2 +2e- …(5) CH4 +1/2 O2 → CO+2H2 …(6)
The oxygen ions (O 2− ) diffuse in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film 16 toward the low oxygen partial pressure side, and as shown in the following equation (4), the electrons on the surface on the low oxygen partial pressure side Is released to become oxygen gas (O 2 ). Then, it reacts with the supplied hydrocarbon (for example, CH 4 etc.) 20 and
As shown in equation (5), CO and H 2 are synthesized by partial oxidation. O 2- = 1/2 O 2 + 2e (5) CH 4 +1/2 O 2 → CO + 2H 2 (6)

【0038】上記反応は、図3に示すように、隔壁であ
る酸素イオン透過性導電体セラミックス膜16の両面の
高酸素分圧と低酸素分圧との差が大きいほど進行する。
ここで、酸素イオン透過性導電体セラミックス膜16の
酸素透過量と(J)と、酸素分圧(PO2 )の関係は、
式(I)で示される。 J・x=D・k・(PL 2 -0.5H 2 -0.5) …(I) ここで、式(I)中、 Jは、酸素透過速度(cm3 ・min-1・cm-2) xは、透過方向の厚さ(cm) Dは酸素イオンの拡散定数 kは定数 PH 2 は高酸素分圧(気圧) PL 2 は低酸素分圧(気圧)である。
As shown in FIG. 3, the above reaction proceeds as the difference between the high oxygen partial pressure and the low oxygen partial pressure on both surfaces of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film 16 as the partition wall increases.
Here, the relationship between the oxygen permeation amount of the oxygen ion permeable conductive ceramic film 16 and (J) and the oxygen partial pressure (PO 2 ) is as follows.
It is represented by the formula (I). J · x = D · k · (P L O 2 -0.5 P H O 2 -0.5 ) (I) Here, in the formula (I), J is the oxygen transmission rate (cm 3 · min -1 · cm). -2 ) x is the thickness in the transmission direction (cm) D is the diffusion constant of oxygen ions k is a constant P H O 2 is a high oxygen partial pressure (atmospheric pressure) P L O 2 is a low oxygen partial pressure (atmospheric pressure) .

【0039】例えば、低酸素分圧(PL 2 )が一定値
(A)であるとすると、酸素透過速度は高酸素分圧にの
み依存し、図3に示すような挙動となり、高酸素分圧側
の酸素分圧の−0.5乗に比例する。
[0039] For example, when a low oxygen partial pressure (P L O 2) is a constant value (A), the oxygen transmission rate is dependent only on the high oxygen partial pressure, will behave as shown in FIG. 3, hyperoxia It is proportional to the -0.5 power of the partial pressure of oxygen.

【0040】また、上記酸素イオン透過性導電体セラミ
ックス膜16での反応速度は下記のパラメータに依存す
る。 (1) 酸素イオン導電率 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜16の酸素
イオン導電率は大きいほど好ましく、例えば、0.001
(S/cm)以上、より好ましくは0.01〜100(S
/cm)とするのが好ましい。
The reaction rate at the oxygen ion permeable conductive ceramic film 16 depends on the following parameters. (1) Oxygen ion conductivity The oxygen ion conductivity of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film 16 is preferably as large as possible, for example, 0.001.
(S / cm) or more, more preferably 0.01 to 100 (S
/ Cm) is preferable.

【0041】(2) 電子導電率 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜16の電子
導電率は、大きいほど好ましく、例えば、0.1(S/c
m)以上、より好ましくは1〜1000(S/cm)と
するのが好ましい。なお、上記酸素イオン導電率
(σ0 )と電子導電率(σe)とは、一般にσe>σ0
の関係であり、酸素透過量は酸素イオン導電率(σ0
によって支配されている。
(2) Electronic Conductivity The electronic conductivity of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film 16 is preferably as large as possible, for example, 0.1 (S / c).
m) or more, more preferably 1 to 1000 (S / cm). Note that the oxygen ion conductivity (σ 0 ) and the electron conductivity (σe) generally indicate that σe> σ 0
Where oxygen permeation amount is oxygen ion conductivity (σ 0 )
Is governed by

【0042】(3) 膜厚 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜16の膜厚
は、薄いほど好ましく、例えば0.1〜5000μmの範
囲が好適であるが、より好ましくは1〜1000μmと
するのが好ましい。
(3) Film Thickness The thickness of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film 16 is preferably as small as possible, for example, preferably in the range of 0.1 to 5000 μm, more preferably 1 to 1000 μm. Is preferred.

【0043】(4) 膜の有効反応面積 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜16の有効
反応面積は、大きいほど好ましいが、上記酸素イオン透
過性導電体セラミックス膜16の単位面積当たりの酸素
透過量と処理ガス量から、必要な面積が決定される。ま
た、上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜16を
平板若しくは円筒型に構成した際に、その単位体積あた
りの有効反応面積を増加させる手段として、円筒型若し
くは背反型に成型した上記酸素イオン透過性導電体セラ
ミックス膜16の表面を微細な凹凸や起伏を有する表面
構造にすることが有効である。
(4) Effective Reaction Area of the Membrane The effective reaction area of the oxygen ion permeable conductive ceramic film 16 is preferably as large as possible, but the oxygen permeation amount per unit area of the oxygen ion permeable conductive ceramic film 16 is preferable. The required area is determined from the amount of the processing gas. When the oxygen ion permeable conductive ceramic film 16 is formed in a flat plate or a cylindrical shape, as a means for increasing an effective reaction area per unit volume, the oxygen ion permeable conductive ceramic film 16 is formed into a cylindrical shape or a reciprocal shape. It is effective to make the surface of the conductive ceramic film 16 a surface structure having fine irregularities and undulations.

【0044】(5) 膜の作動温度 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜16の作動
温度は、200〜1500℃、好ましくは200〜12
00℃とするのがよい。より、好ましくは500℃以上
とするのがよい。この作動温度に維持するには、加熱手
段を用いることにより行うが、廃熱を利用することで、
システム効率を向上させることもできる。
(5) Operating Temperature of the Membrane The operating temperature of the oxygen ion permeable conductive ceramic film 16 is 200 to 1500 ° C., preferably 200 to 12 ° C.
The temperature is preferably set to 00 ° C. More preferably, the temperature is set to 500 ° C. or higher. In order to maintain the operating temperature, it is performed by using a heating means, but by using waste heat,
System efficiency can also be improved.

【0045】(6) 供給ガスの圧力 高圧室17H側の酸素分圧は、0.01〜40気圧、好ま
しくは0.01〜10気圧とするのがよい。一方、低圧室
17L側の酸素分圧、10-2〜10-30 気圧 、好ましく
は10-2〜10-25 気圧とするのがよい。
(6) Supply gas pressure The oxygen partial pressure on the high pressure chamber 17H side is preferably 0.01 to 40 atm.
Preferably, it is 0.01 to 10 atm. Meanwhile, low pressure chamber
17L oxygen partial pressure, 10-2-10-30Barometric pressure , Preferably
Is 10-2-10-twenty fiveIt is good to be atmospheric pressure.

【0046】上記酸素イオン透過性導電体セラミックス
膜16としては、La1-x Srx Co1-y Fey 3(0<
x<1,0<y<1)のABO3 ペロブスカイト型酸化物の緻密な
セラミックスを例示することができる。また、上記AB
3 ペロブスカイト型酸化物以外のものとしては、例え
ばSrFeCo0.5 x を例示することができる。
As the oxygen-ion-permeable conductive ceramic film 16, La 1-x Sr x Co 1-y Fe y O 3 (0 <
A dense ceramic of ABO 3 perovskite type oxide of x <1,0 <y <1) can be exemplified. In addition, AB
Examples of materials other than the O 3 perovskite oxide include SrFeCo 0.5 O x .

【0047】上記酸素イオン透過性導電体セラミックス
膜16は、脱硝のみならず、図4に示すように、燃焼排
ガス中のSOxからも酸素を引き抜き、脱硫反応も行う
ことができる。なお、表面にS成分が残存するために、
活性点が消失するが、定期的に付着したS分を表面から
除去するようにすればよい。
The oxygen-ion-permeable conductive ceramic film 16 can perform not only denitration but also oxygen extraction from SOx in the combustion exhaust gas and a desulfurization reaction as shown in FIG. In addition, since the S component remains on the surface,
Although the active site disappears, it is only necessary to periodically remove the S component adhered from the surface.

【0048】上記得られた有用な合成ガス22は例えば
メタノール等の合成手段によりメタノール等を効率よく
合成することができる。
The obtained useful synthesis gas 22 can be efficiently synthesized with methanol or the like by means of a synthesis means such as methanol.

【0049】[第2の実施の形態]図5は第2の実施の
形態にかかる膜反応装置の概略図である。図1において
は、膜反応装置17として平面状の酸素イオン透過性導
電体セラミックス膜16を用いたが、本発明はこれに限
定されるものではなく、図5に示すように、ガス透過性
で円筒状の支持体31の表面側に酸素イオン透過性導電
体セラミックス膜32を形成して反応容器33を構成す
るようにしてもよい。
[Second Embodiment] FIG. 5 is a schematic view of a membrane reactor according to a second embodiment. In FIG. 1, a planar oxygen ion permeable conductive ceramic film 16 is used as the membrane reaction device 17, but the present invention is not limited to this. As shown in FIG. The reaction vessel 33 may be formed by forming an oxygen ion-permeable conductive ceramic film 32 on the surface side of the cylindrical support 31.

【0050】ここで、上記支持体31としては、安定化
ジルコニアやアルミナ等のセラミックス製のものを原料
とし、例えば原料セラミックス粒子と有機系バインダと
を混合したものを押出し成形により円筒状に成型し、1
000℃以上で焼成することにより、得ることができ
る。焼成後の多孔質支持体の気孔率は30〜35%であ
り、ガス透過性が良好である。この円筒管の大きさは、
一例として直径が20〜30mm、肉厚が1〜3mmと
すればよい。なお、肉厚はガス透過性の点から薄いほど
好ましい。
The support 31 is made of a ceramic material such as stabilized zirconia or alumina as a raw material. For example, a mixture of raw ceramic particles and an organic binder is formed into a cylindrical shape by extrusion. , 1
It can be obtained by firing at 000 ° C. or higher. The porosity of the porous support after firing is 30 to 35%, and the gas permeability is good. The size of this cylindrical tube is
For example, the diameter may be 20 to 30 mm and the thickness may be 1 to 3 mm. In addition, it is preferable that the thickness is thinner from the viewpoint of gas permeability.

【0051】図5に示す実施の形態の場合には、燃焼排
ガス12を圧縮して高温状態として円筒状の支持体31
の内部に供給し、外部を低圧側として該面に炭化水素
(CH 4 )34を供給しているので、上記セラミックス
膜32により分離した酸素と反応して部分酸化により、
合成ガス(CO,H2 )を合成している。なお、上記燃
焼排ガス12の代わりに空気を用いることにより、空気
中の酸素を引き抜いて酸素イオン透過性導電体セラミッ
クス膜32をイオン状態で移動させ、炭化水素34等を
部分酸化することで、有用な合成ガスを合成することも
できる。
In the case of the embodiment shown in FIG.
The cylindrical support 31 is compressed to a high temperature state by compressing the gas 12.
To the inside and the outside with the low pressure side
(CH Four) 34, the above ceramics
Reacts with the oxygen separated by the membrane 32 to cause partial oxidation,
Syngas (CO, HTwo) Is synthesized. The fuel
By using air instead of the flue gas 12, air
Oxygen ion permeable conductor ceramic
The membrane film 32 is moved in an ion state, and the hydrocarbons 34 and the like are moved.
Useful synthesis gas can also be synthesized by partial oxidation.
it can.

【0052】[第3の実施の形態]図6は第3の実施の
形態にかかる膜反応装置の概略図である。本実施の形態
の構成は、第2の実施の形態と同様であるが、外部の低
圧側の面に供給する炭化水素34の代わりに、不活性ガ
ス(水蒸気含有)35を供給することで、内部に供給し
ている窒素酸化物を脱硝し、上記セラミックス膜32に
より分離した酸素イオンから酸素を製造するようにして
いる。これにより、本実施の形態では、燃焼装置(ボイ
ラ)等の排ガス中の窒素酸化物を無害化することができ
る。上記不活性ガスの代わりに真空排気,常圧空気を用
いることにより、内部に供給している燃焼排ガス中の窒
素酸化物を脱硝することもできる。
[Third Embodiment] FIG. 6 is a schematic view of a membrane reactor according to a third embodiment. The configuration of this embodiment is the same as that of the second embodiment, except that an inert gas (containing water vapor) 35 is supplied instead of the hydrocarbon 34 supplied to the external low-pressure side surface. Nitrogen oxides supplied inside are denitrated, and oxygen is produced from oxygen ions separated by the ceramic film 32. Thus, in the present embodiment, nitrogen oxides in exhaust gas from a combustion device (boiler) or the like can be rendered harmless. By using vacuum exhaust and normal-pressure air instead of the inert gas, nitrogen oxides in the combustion exhaust gas supplied inside can be denitrated.

【0053】[第4の実施の形態]図7は第3の実施の
形態にかかる膜反応装置の概略図である。図7に示す実
施の形態の場合には、燃焼排ガス12を圧縮して高温状
態として円筒状の支持体31の内部に供給し、外部に不
活性ガス35を供給しているので、燃焼排ガス12中の
酸素を上記セラミックス膜32により分離させており、
酸素製造作用がなされていることになる。上記不活性ガ
スの代わりに真空排気することにより、燃焼排ガス12
中の酸素を上記セラミックス膜32により分離させて純
酸素を製造することができる。さらに上記不活性ガスの
代わりに常圧空気を流通させることにより、酸素を濃縮
した空気を製造することができる。上記セラミックス膜
32により酸素を分離した後の低酸素濃度のガスから
は、窒素が得られるが、上記の外部に不活性ガスを供給
する場合、この窒素をセラミックス膜32の外部の低圧
面の不活性ガス35に供給することで排ガスの有効利用
が可能となる。
[Fourth Embodiment] FIG. 7 is a schematic view of a membrane reactor according to a third embodiment. In the case of the embodiment shown in FIG. 7, the flue gas 12 is compressed to a high temperature state and supplied to the inside of the cylindrical support 31 and the inert gas 35 is supplied to the outside. The oxygen inside is separated by the ceramic film 32,
This means that oxygen production is being performed. By evacuating instead of the inert gas, the combustion exhaust gas 12
Pure oxygen can be produced by separating oxygen in the ceramic film 32. Furthermore, oxygen-concentrated air can be produced by flowing normal-pressure air instead of the inert gas. Nitrogen can be obtained from the gas having a low oxygen concentration after the oxygen is separated by the ceramic film 32. However, when the inert gas is supplied to the outside, the nitrogen is removed from the low pressure surface outside the ceramic film 32. By supplying the active gas 35, the exhaust gas can be effectively used.

【0054】また、第2の実施形態、第3の実施形態及
び第4の実施形態の場合、円筒状支持体31の内外面に
供給するガス種類を逆転させて供給しても、同様の作用
を行うことが可能である。
Further, in the case of the second, third and fourth embodiments, the same effect can be obtained even if the kind of gas supplied to the inner and outer surfaces of the cylindrical support 31 is reversed. It is possible to do.

【0055】なお、第3の実施の形態と第4の実施の形
態とは、供給する燃焼排ガスを個々の条件とすること
で、別々の作用を行わせることもできるし、脱硝と酸素
製造とを同時に行うこともできる。
Note that the third embodiment and the fourth embodiment can perform different functions by setting the combustion exhaust gas to be supplied to individual conditions, and can perform the denitration and oxygen production separately. Can be performed simultaneously.

【0056】また、本実施の形態のように、高圧室側1
7Hに燃焼排ガス12を供給する代わりに、空気を供給
することにより、空気中の酸素を濃縮することができ
る。
Also, as in the present embodiment, the high pressure chamber side 1
By supplying air instead of supplying combustion exhaust gas 12 to 7H, oxygen in the air can be concentrated.

【0057】上述した第2乃至第4の実施の形態にかか
る膜反応装置は上述した図1に示す膜反応装置17の代
わりに用いることにより、合成ガスの製造や酸素製造す
るシステムとすることができる。
By using the membrane reactor according to the second to fourth embodiments described above instead of the membrane reactor 17 shown in FIG. 1, a system for producing synthesis gas or oxygen can be obtained. it can.

【0058】[第5の実施の形態]本発明の第5の実施
の形態の合成ガス製造システムを図8を用いて説明す
る。図8は本実施の形態にかかる合成ガス製造システム
の概略図である。本実施の形態は、高温ガス炉の廃熱を
利用した膜反応装置での合成ガスの製造システムであ
る。図8に示すように、本実施の形態は、高温ガス炉4
1と該高温ガス炉41の廃熱をヘリウム(He)を用い
て回収する中間熱交換器42と、該中間熱交換器42の
熱をヘリウム(He)を用いて回収した加熱手段43を
有する膜反応装置44とを備えてなるものである。本実
施の形態では、膜反応装置44は円筒型の反応装置であ
り、円筒内部を低圧室44Lとすると共に、円筒外部を
高圧室44Hとし、高圧側の円筒表面側に圧縮して高温
とした空気45を供給すると共に、低圧側の内部に天然
ガス(CH 4 )46を供給し、膜反応装置44で分離し
た酸素と反応させることで、有用な合成ガス(CO,H
2 )を得るようにしている。
[Fifth Embodiment] Fifth Embodiment of the Present Invention
The syngas production system according to the embodiment will be described with reference to FIG.
You. FIG. 8 is a synthesis gas production system according to the present embodiment.
FIG. In this embodiment, the waste heat of the high-temperature gas
This is a synthesis gas production system using a membrane reactor
You. As shown in FIG.
1 and the waste heat of the high temperature gas furnace 41 using helium (He).
And an intermediate heat exchanger 42 for recovery
Heating means 43 which recovered heat using helium (He)
And a membrane reaction device 44 having the same. Real truth
In the embodiment, the membrane reactor 44 is a cylindrical reactor.
In addition to the low pressure chamber 44L inside the cylinder,
A high pressure chamber 44H, which is compressed to the high pressure side cylindrical surface side to
Supply the air 45 that is
Gas (CH Four) 46 and separated by the membrane reactor 44
By reacting with oxygen, useful synthesis gas (CO, H
Two).

【0059】[第6の実施の形態]本発明の第6の実施
の形態を図9を用いて説明する。図9は本実施の形態に
かかる合成ガス製造システムの概略図である。本実施の
形態は、ガスタービン複合発電に膜反応装置を適用し、
合成ガスの製造と共に、ガスタービンから排出される排
ガス中の窒素酸化物を脱硝するシステムである。
[Sixth Embodiment] A sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a schematic diagram of a synthesis gas production system according to the present embodiment. This embodiment applies a membrane reactor to a gas turbine combined cycle,
This is a system for denitrifying nitrogen oxides in exhaust gas discharged from a gas turbine while producing synthesis gas.

【0060】図9に示すように、本実施の形態は、燃料
である天然ガス51により発電するガスタービン52
と、該ガスタービン52からの排ガス53を熱源とする
排熱回収ボイラ54と、該排熱回収ボイラ54により発
生した蒸気で発電する蒸気タービン55とからなる複合
発電システムにおいて、ガスタービン52から排熱回収
ボイラ54へ供給される排ガス53を膜反応装置56に
供給し、脱硝すると共に合成ガス(CO,H2 )57の
製造をするようにしたものである。
As shown in FIG. 9, in the present embodiment, a gas turbine 52 that generates power using natural gas 51 as a fuel is provided.
And an exhaust heat recovery boiler 54 that uses the exhaust gas 53 from the gas turbine 52 as a heat source, and a steam turbine 55 that generates electricity using the steam generated by the exhaust heat recovery boiler 54, in a combined power generation system. An exhaust gas 53 supplied to a heat recovery boiler 54 is supplied to a membrane reactor 56 for denitration and production of a synthesis gas (CO, H 2 ) 57.

【0061】上記膜反応装置56は図10に示すよう
に、円筒状の容器本体61内に円筒状の支持体62の表
面に酸素イオン透過性導電体セラミックス膜63を形成
してなる反応管63を配設してなり、内部を高圧室61
Hにして圧縮・加熱した排ガス53を供給し、外部の低
圧室61Lにガスタービン52に供給する天然ガス51
の一部を供給することで、合成ガス57を製造するよう
にしている。
As shown in FIG. 10, the membrane reaction device 56 has a reaction tube 63 in which an oxygen ion-permeable conductive ceramic film 63 is formed on a surface of a cylindrical support body 62 in a cylindrical container body 61. And a high pressure chamber 61
H, and supplies the compressed and heated exhaust gas 53, and supplies the natural gas 51 to the external low-pressure chamber 61 L to the gas turbine 52.
Is supplied to produce the synthesis gas 57.

【0062】[第7の実施の形態]本発明の第7の実施
の形態を図11を用いて説明する。図11は本実施の形
態にかかる合成ガス製造システムの概略図である。本実
施の形態は、ガスタービン複合発電に膜反応装置を適用
し、合成ガスの製造と共に、ガスタービンから排出され
る排ガス53から、先ず酸素(O2 )のみを分離し、そ
の後排ガス53中の窒素酸化物を脱硝する複合膜反応シ
ステムである。
[Seventh Embodiment] A seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a schematic diagram of a synthesis gas production system according to the present embodiment. In this embodiment, a membrane reactor is applied to a gas turbine combined cycle, and only oxygen (O 2 ) is first separated from exhaust gas 53 discharged from a gas turbine together with production of synthesis gas. This is a composite membrane reaction system for denitrifying nitrogen oxides.

【0063】図11に示すように、本実施の形態は、燃
料である天然ガス51により発電するガスタービン52
と、該ガスタービン52からの排ガス53を熱源とする
排熱回収ボイラ54と、該排熱回収ボイラ54により発
生した蒸気で発電する蒸気タービン55とからなる複合
発電システムにおいて、ガスタービン52から排熱回収
ボイラ54へ供給される排ガス53を第1段膜反応装置
56Aと第2段膜反応装置56Bとに順次供給し、第1
段膜反応装置56Aにおいては燃焼排ガス中の酸素を分
離して酸素の製造をすると共に、第2段膜反応装置56
Bにおいては排ガス中の窒素酸化物を脱硝し、且つ分離
された酸素により天然ガス51を部分酸化して合成ガス
57を合成するようにしたものである。
As shown in FIG. 11, in the present embodiment, a gas turbine 52 that generates power using natural gas 51 as a fuel is used.
And an exhaust heat recovery boiler 54 that uses the exhaust gas 53 from the gas turbine 52 as a heat source, and a steam turbine 55 that generates electricity using the steam generated by the exhaust heat recovery boiler 54, in a combined power generation system. The exhaust gas 53 supplied to the heat recovery boiler 54 is sequentially supplied to a first-stage membrane reactor 56A and a second-stage membrane reactor 56B,
In the staged membrane reactor 56A, oxygen in the combustion exhaust gas is separated to produce oxygen, and the second staged membrane reactor 56A is used.
In B, nitrogen oxides in exhaust gas are denitrated, and natural gas 51 is partially oxidized by separated oxygen to synthesize synthesis gas 57.

【0064】上記第1段膜反応装置56A及び第2段膜
反応装置56Bの構成は図10のものと同様である。図
12はその作用の概要を示す図面であり、同図に示すよ
うに、第1段膜反応装置56Aでは、排ガス53中の酸
素(純O2 )のみを取り出し、排ガス53中の酸素濃度
を低くし、次いで第2段膜反応装置56Bで排ガス中の
窒素酸化物を脱硝すると共に、第2段膜反応装置56B
で排ガス中の窒素酸化物から分離した酸素により、別途
低圧側に供給された天然ガス51を部分酸化して合成ガ
ス57を合成するようにしたものである。第1段膜反応
装置56Aの酸素が透過してくる低圧面に、不活性ガス
を用いる場合には、第2段膜反応装置56Bの高圧面か
ら得られる窒素の一部を供給することで、排ガスの有効
利用ができる。
The structure of the first-stage membrane reactor 56A and the second-stage membrane reactor 56B is the same as that of FIG. FIG. 12 is a drawing showing the outline of the operation. As shown in FIG. 12, in the first-stage membrane reactor 56A, only oxygen (pure O 2 ) in the exhaust gas 53 is taken out, and the oxygen concentration in the exhaust gas 53 is reduced. Then, the nitrogen oxides in the exhaust gas are denitrified in the second-stage membrane reactor 56B, and the second-stage membrane reactor 56B
In this method, natural gas 51 separately supplied to the low pressure side is partially oxidized by oxygen separated from nitrogen oxides in exhaust gas to synthesize synthesis gas 57. When an inert gas is used for the low-pressure surface of the first-stage membrane reactor 56A through which oxygen permeates, by supplying a part of nitrogen obtained from the high-pressure surface of the second-stage membrane reactor 56B, Exhaust gas can be used effectively.

【0065】上記得られた酸素や合成ガスは燃焼用の酸
素やメタノール合成用の合成ガスの原料として使用する
ことができるが、図11中破線で示すように、上記第1
段膜反応装置56Aで分離された酸素(O2 )と、合成
ガス57で合成された水素(H2 )とを固体電解質型燃
料電池(SOFC)71で用いる燃料の一部として使用
することもできる。
The above-obtained oxygen and synthesis gas can be used as a raw material for combustion oxygen and synthesis gas for methanol synthesis. As shown by the broken line in FIG.
The oxygen (O 2 ) separated by the step membrane reactor 56A and the hydrogen (H 2 ) synthesized by the synthesis gas 57 may be used as a part of the fuel used in the solid oxide fuel cell (SOFC) 71. it can.

【0066】本実施の形態では、図12に示すように、
得られた合成ガス57はメタノール合成システム58に
よりメタノール59を合成するようにしている。
In the present embodiment, as shown in FIG.
The resulting synthesis gas 57 is adapted to synthesize methanol 59 by a methanol synthesis system 58.

【0067】[第8の実施の形態]本発明の第8の実施
の形態を図13を用いて説明する。図13は本実施の形
態にかかる合成ガス製造システムの概略図である。本実
施の形態は、石炭ガス化炉からの生成ガスを利用して発
電した排ガス中から酸素を分離すると共に排ガス中の窒
素酸化物を脱硝する複合膜反応システムである。
[Eighth Embodiment] An eighth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a schematic diagram of a synthesis gas production system according to the present embodiment. The present embodiment is a composite membrane reaction system that separates oxygen from exhaust gas generated by using generated gas from a coal gasifier and denitrates nitrogen oxides in the exhaust gas.

【0068】図13に示すように、本実施の形態は、内
部に燃焼を行うコンバスタ81と該コンバスタ81の上
方に形成されガス化反応を行うリダクタ82とを備えた
火炉83と、上記コンバスタ81内に石炭を微粉状とし
た微粉炭84を供給する微粉炭供給手段85と、燃焼用
の空気(酸素)86を供給する空気供給手段87と、リ
ダクタ82内に微粉炭84を供給する微粉炭供給手段8
8とを備えてなる2段噴流床ガス化炉89と、該ガス火
炉89で生成した生成ガス90を浄化する浄化手段91
と、精製された生成ガスを燃料として発電するガスター
ビン92と、該ガスタービン92の排ガス93を浄化す
ると共に、排ガス中の酸素を濃縮する膜反応装置94と
を備えたものである。本実施の形態では、膜反応装置9
4は円筒型の反応装置であり、円筒内部を高圧側とする
と共に、円筒外部を低圧側とし、高圧側の円筒内部に圧
縮して高温とした排ガス93を供給すると共に、低圧側
の外部に不活性ガス95を供給し、膜反応装置94で分
離させることで、酸素(O2 )を得るようにしている。
この得られた酸素は空気供給手段87に送られて、燃焼
空気の一部として利用することができる。また、膜反応
装置94で排ガス中の酸素や窒素酸化物の酸素を分離し
た後に得られる窒素は、ガス化炉及びその周辺機器(B
OP)等に供給するガスの一部として利用することがで
き、例えば微粉炭供給手段の搬送用キャリアガスの一部
として又は浄化手段(フィルター)の逆洗時のキャリア
ガスの一部として、並びに膜反応装置94の不活性ガス
源として利用することができる。
As shown in FIG. 13, this embodiment comprises a furnace 83 having a combustor 81 for performing combustion therein and a reducer 82 formed above the combustor 81 for performing a gasification reaction. Pulverized coal supply means 85 for supplying pulverized coal 84 in which coal is pulverized, air supply means 87 for supplying air (oxygen) 86 for combustion, and pulverized coal for supplying pulverized coal 84 to a reducer 82 Supply means 8
And a purifying means 91 for purifying generated gas 90 generated in the gas furnace 89.
And a gas turbine 92 for generating power using the purified product gas as fuel, and a membrane reactor 94 for purifying the exhaust gas 93 of the gas turbine 92 and condensing oxygen in the exhaust gas. In the present embodiment, the membrane reactor 9
Reference numeral 4 denotes a cylindrical reactor, which has a high-pressure side inside the cylinder, a low-pressure side outside the cylinder, and supplies a high-temperature compressed exhaust gas 93 to the inside of the high-pressure side cylinder and a low-pressure outside. An inert gas 95 is supplied and separated by a membrane reactor 94 to obtain oxygen (O 2 ).
The obtained oxygen is sent to the air supply means 87 and can be used as a part of the combustion air. Further, nitrogen obtained after separating oxygen in exhaust gas and oxygen of nitrogen oxides in the membrane reactor 94 is supplied to a gasification furnace and its peripheral equipment (B
OP) etc., for example, as a part of a carrier gas for transportation of a pulverized coal supply means or as a part of a carrier gas at the time of back washing of a purification means (filter), and It can be used as an inert gas source for the membrane reactor 94.

【0069】[第9の実施の形態]図14は第9の実施
形態にかかる膜反応装置の概略図である。図14に示す
実施形態は、支持体31内側に炭化水素を供給し、支持
体31の外側に燃焼排ガスを供給する場合を示した。炭
化水素を供給する側のセラミックス膜32と支持体31
の間に炭化水素の部分酸化触媒96を設置し、高酸素分
圧側から透過してきた酸素と低酸素分圧側の炭化水素の
反応性をさらに向上させながら、有用な合成ガス(C
O,H2 )を得るようにしている。部分酸化触媒には従
来から使用されているNiやRhなどが適用できる。
[Ninth Embodiment] FIG. 14 is a schematic view of a membrane reactor according to a ninth embodiment. The embodiment shown in FIG. 14 shows a case where hydrocarbon is supplied inside the support 31 and combustion exhaust gas is supplied outside the support 31. Ceramic film 32 and support 31 on the side supplying hydrocarbons
A partial oxidation catalyst 96 for hydrocarbons is installed between the catalysts to further enhance the reactivity between oxygen permeating from the high oxygen partial pressure side and hydrocarbons on the low oxygen partial pressure side, and to increase the useful synthesis gas (C
O, H 2 ). Conventionally used Ni, Rh, etc. can be applied to the partial oxidation catalyst.

【0070】[第10の実施の形態]図15は第10の
実施形態にかかる膜反応装置の概略図である。図15に
示す実施形態は、支持体31内側に炭化水素を供給し、
支持体31の外側に燃焼排ガスを供給する場合を示し
た。炭化水素を供給する側のセラミックス膜32に接す
る支持体31の内部に炭化水素の部分酸化触媒96を設
置し、高酸素分圧側から透過してきた酸素と低酸素分圧
側の炭化水素の反応性をさらに向上させながら、有用な
合成ガス(CO,H2 )を得るようにしている。部分酸
化触媒には従来から使用されているNiやRhなどが適
用できる。
[Tenth Embodiment] FIG. 15 is a schematic view of a membrane reactor according to a tenth embodiment. The embodiment shown in FIG. 15 supplies a hydrocarbon inside the support body 31,
The case where the combustion exhaust gas is supplied to the outside of the support 31 is shown. A hydrocarbon partial oxidation catalyst 96 is installed inside the support 31 in contact with the ceramic film 32 on the hydrocarbon supply side, and the reactivity between oxygen transmitted from the high oxygen partial pressure side and the low oxygen partial pressure hydrocarbon is reduced. While further improving, a useful synthesis gas (CO, H 2 ) is obtained. Conventionally used Ni, Rh, etc. can be applied to the partial oxidation catalyst.

【0071】[第11の実施の形態]図16は第11の
実施形態にかかる膜反応装置の概略図である。図16に
示す実施形態は、支持体31外側に炭化水素を供給し、
支持体31の内側に燃焼排ガスを供給する場合を示し
た。炭化水素を供給する側のセラミックス膜32の外表
面の一部若しくは全面に炭化水素の部分酸化触媒96を
設置し、支持体31の内側の高酸素分圧側から透過して
きた酸素と低酸素分圧側の炭化水素の反応性をさらに向
上させながら、有用な合成ガス(CO,H2 )を得るよ
うにしている。部分酸化触媒には従来から使用されてい
るNiやRhなどが適用できる。
[Eleventh Embodiment] FIG. 16 is a schematic view of a membrane reactor according to an eleventh embodiment. The embodiment shown in FIG. 16 supplies hydrocarbon to the outside of the support 31,
The case where the combustion exhaust gas is supplied to the inside of the support 31 is shown. A hydrocarbon partial oxidation catalyst 96 is provided on a part or the whole of the outer surface of the ceramic film 32 on the side to supply hydrocarbons, and the oxygen permeating from the high oxygen partial pressure side inside the support 31 and the low oxygen partial pressure side While further improving the reactivity of hydrocarbons, useful synthesis gas (CO, H 2 ) is obtained. Conventionally used Ni, Rh, etc. can be applied to the partial oxidation catalyst.

【0072】[第12の実施の形態]図17は第12の
実施形態にかかる膜反応装置の概略図である。図17に
示す実施形態は、支持体31内側に炭化水素を供給し、
支持体31の外側に燃焼排ガスを供給する場合を示し
た。燃焼排ガスを供給する側のセラミックス膜32の外
表面の一部若しくは全面に窒素酸化物の分解触媒97を
設置することにより、燃焼排ガス中の窒素酸化物の分解
特性をさらに向上させている。窒素酸化物の分解触媒に
はPtなどの貴金属やLa08Sr0.2 CoO3 などのペ
ロブスカイト型酸化物などが適用できる。
[Twelfth Embodiment] FIG. 17 is a schematic view of a membrane reactor according to a twelfth embodiment. The embodiment shown in FIG. 17 supplies a hydrocarbon inside the support 31,
The case where the combustion exhaust gas is supplied to the outside of the support 31 is shown. By disposing the nitrogen oxide decomposition catalyst 97 on a part or the entire outer surface of the ceramic film 32 on the side to which the combustion exhaust gas is supplied, the decomposition characteristics of the nitrogen oxide in the combustion exhaust gas are further improved. A noble metal such as Pt or a perovskite oxide such as La 08 Sr 0.2 CoO 3 can be used as a catalyst for decomposing nitrogen oxides.

【0073】[第13の実施の形態]図18は第13の
実施形態にかかる膜反応装置の概略図である。図18に
示す実施形態は、支持体31外側に炭化水素を供給し、
支持体31の内側に燃焼排ガスを供給する場合を示し
た。燃焼排ガスを供給する側のセラミックス膜32と支
持体31の間にNOX 分解触媒97を設置し、窒素酸化
物の分解触媒を設置することにより、燃焼排ガス中の窒
素酸化物の分解特性をさらに向上させている。窒素酸化
物の分解触媒にはPtなどの貴金属やLa08Sr0.2
oO3 などのペロブスカイト型酸化物などが適用でき
る。
[Thirteenth Embodiment] FIG. 18 is a schematic view of a membrane reactor according to a thirteenth embodiment. The embodiment shown in FIG. 18 supplies hydrocarbon to the outside of the support 31,
The case where the combustion exhaust gas is supplied to the inside of the support 31 is shown. It established the NO X decomposition catalyst 97 between the ceramic film 32 on the side of supplying the combustion exhaust gas support 31, by placing a catalyst for decomposing nitrogen oxides, further decomposition characteristics of the nitrogen oxides in the combustion exhaust gas Have improved. Noble metals such as Pt or La 08 Sr 0.2 C
A perovskite oxide such as oO 3 can be used.

【0074】[第14の実施の形態]図19は第14の
実施形態にかかる膜反応装置の概略図である。図19に
示す実施形態は、支持体31外側に炭化水素を供給し、
支持体31の内側に燃焼排ガスを供給する場合を示し
た。燃焼排ガスを供給する側のセラミックス膜32に接
する支持体31の内部に窒素酸化物の分解触媒97を設
置することにより、燃焼排ガス中の窒素酸化物の分解特
性をさらに向上させている。窒素酸化物の分解触媒には
Ptなどの貴金属やLa08Sr0.2 CoO3 などのペロ
ブスカイト型酸化物などが適用できる。
[Fourteenth Embodiment] FIG. 19 is a schematic view of a membrane reactor according to a fourteenth embodiment. The embodiment shown in FIG. 19 supplies hydrocarbon to the outside of the support 31,
The case where the combustion exhaust gas is supplied to the inside of the support 31 is shown. By disposing the nitrogen oxide decomposition catalyst 97 inside the support 31 in contact with the ceramic film 32 on the side of supplying the combustion exhaust gas, the decomposition characteristics of the nitrogen oxide in the combustion exhaust gas are further improved. A noble metal such as Pt or a perovskite oxide such as La 08 Sr 0.2 CoO 3 can be used as a catalyst for decomposing nitrogen oxides.

【0075】また、支持体31の内側に炭化水素を供給
する場合には、実施形態9,実施形態10,及び実施形
態12を組み合わせて使用することができ、支持体31
の外側に炭化水素を供給する場合には、実施形態11,
実施形態13、及び実施形態14を組み合わせて使用す
ることができる。
When the hydrocarbon is supplied to the inside of the support 31, the ninth, tenth, and twelfth embodiments can be used in combination.
In the case where the hydrocarbon is supplied to the outside of
Embodiment 13 and Embodiment 14 can be used in combination.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上述べたように、[請求項1]の発明
によれば、酸素イオン透過性導電体セラミックス膜の一
方の面の酸素ガス分圧を高くすると共に、他方の面の酸
素ガス分圧を低くし、一方の酸素ガス分圧の高い面に燃
焼排ガスを供給すると共に、他方の酸素ガス分圧の低い
面に炭化水素を含有するガスを供給すると共に、温度を
200〜1200℃に維持し、上記燃焼排ガス中の酸素
若しくは窒素酸化物から酸素を引き抜き、上記酸素イオ
ン透過性導電体セラミックス膜内で酸素イオン及び電子
を移動させてなるので、該移動した酸素イオンにより、
上記供給したガス中のCH4 等の炭化水素を部分酸化し
てCO及びH2 を得ることができる。よって、本発明に
よれば、燃焼排ガスと天然ガス(CH4 等)から合成ガ
スを合成することが可能となり、合成ガスの製造コスト
を大幅に低減することができる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the oxygen gas partial pressure on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased, and the oxygen gas on the other surface is increased. The partial pressure is lowered, and the combustion exhaust gas is supplied to one surface having a high partial pressure of oxygen gas, and the gas containing hydrocarbon is supplied to the other surface having a low partial pressure of oxygen gas. And oxygen is extracted from oxygen or nitrogen oxides in the combustion exhaust gas, and oxygen ions and electrons are moved in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film.
CO and H 2 can be obtained by partially oxidizing hydrocarbons such as CH 4 in the supplied gas. Therefore, according to the present invention, it is possible to synthesize a synthesis gas from a combustion exhaust gas and a natural gas (such as CH 4 ), and it is possible to greatly reduce the production cost of the synthesis gas.

【0077】[請求項2]の発明によれば、酸素イオン
透過性導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分圧
を高くすると共に、他方の面の酸素ガス分圧を低くし、
一方の酸素ガス分圧の高い面に燃焼排ガスを供給すると
共に、他方の酸素ガス分圧の低い面を真空廃棄すると共
に、温度を200〜1200℃に維持し、上記燃焼排ガ
ス中の窒素酸化物から酸素を引き抜き、上記酸素イオン
透過性導電体セラミックス膜内で酸素イオン及び電子を
移動させてなるので、該移動した酸素イオンから酸素を
得ることができる。この結果、燃料排ガスに含まれる窒
素酸化物を窒素と酸素とに分離して無害化し、酸素分圧
の低い面に純酸素を製造することができる。
According to the invention of claim 2, the oxygen gas partial pressure on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased, and the oxygen gas partial pressure on the other surface is decreased.
The combustion exhaust gas is supplied to one surface having a high partial pressure of oxygen gas, and the other surface having a low partial pressure of oxygen gas is discarded in a vacuum. The temperature is maintained at 200 to 1200 ° C. From the oxygen ions and electrons in the oxygen ion permeable conductive ceramics film, oxygen can be obtained from the transferred oxygen ions. As a result, nitrogen oxides contained in the fuel exhaust gas are separated into nitrogen and oxygen to render them harmless, and pure oxygen can be produced on a surface having a low oxygen partial pressure.

【0078】[請求項3]の発明によれば、酸素イオン
透過性導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分圧
を高くすると共に、他方の面の酸素ガス分圧を低くし、
一方の酸素ガス分圧の高い面に燃焼排ガスを供給すると
共に、他方の酸素ガス分圧の低い面に不活性ガスを供給
し、温度を200〜1200℃に維持し、上記燃焼排ガ
ス中の酸素を引き抜き、上記酸素イオン透過性導電体セ
ラミックス膜内で酸素イオン及び電子を移動させてなる
ので、該移動した酸素イオンから酸素を得ることができ
る。よって、燃料排ガスに含まれる酸素を不活性ガス中
に選択的に取り出し、酸素濃度を調整した窒素−酸素混
合ガスを製造することができる。
According to the invention of claim 3, the oxygen gas partial pressure on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased, and the oxygen gas partial pressure on the other surface is reduced.
While supplying the combustion exhaust gas to one surface having a high partial pressure of oxygen gas and supplying the inert gas to the other surface having a low partial pressure of oxygen gas, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C. Is extracted and oxygen ions and electrons are moved in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film, so that oxygen can be obtained from the moved oxygen ions. Therefore, it is possible to selectively extract oxygen contained in the fuel exhaust gas into the inert gas and produce a nitrogen-oxygen mixed gas having an adjusted oxygen concentration.

【0079】[請求項4]の発明によれば、酸素イオン
透過性導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分圧
を高くすると共に、他方の面の酸素ガス分圧を低くし、
一方の酸素ガス分圧の高い面に空気を供給すると共に、
他方の酸素ガス分圧の低い面に炭化水素を含有するガス
を供給すると共に、温度を200〜1200℃に維持
し、上記空気から酸素を引き抜き、上記酸素イオン透過
性導電体セラミックス膜内で酸素イオン及び電子を移動
させてなるので、該移動した酸素イオンにより、上記供
給したガス中のCH4 等の炭化水素を部分酸化してCO
及びH2 を得ることができる。よって、燃焼排ガス以外
に空気を供給することで、合成ガスの製造及び酸素の製
造が可能となる。
According to the invention of claim 4, the partial pressure of oxygen gas on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased, and the partial pressure of oxygen gas on the other surface is reduced.
While supplying air to the surface with high oxygen gas partial pressure,
A hydrocarbon-containing gas is supplied to the other surface having a low oxygen gas partial pressure, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C., oxygen is extracted from the air, and oxygen is introduced into the oxygen ion-permeable conductive ceramic film. Since ions and electrons are transferred, hydrocarbons such as CH 4 in the supplied gas are partially oxidized by the transferred oxygen ions to produce CO 2.
And H 2 can be obtained. Therefore, by supplying air other than the combustion exhaust gas, production of synthesis gas and production of oxygen become possible.

【0080】[請求項5]の発明によれば、酸素イオン
透過性導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分圧
を高くすると共に、他方の面を真空排気し、酸素ガス分
圧を低くし、一方の酸素ガス分圧の高い面に空気を供給
し、温度を200〜1200℃に維持し、上記空気から
酸素を引き抜き、上記酸素イオン透過性導電体セラミッ
クス膜内で酸素イオン及び電子を移動させてなり、該移
動した酸素イオンから酸素を得ることができる。よっ
て、空気中の酸素を選択的に取り出して純酸素を製造す
ることができる。
According to the invention of claim 5, the partial pressure of oxygen gas on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased, and the other surface is evacuated to reduce the partial pressure of oxygen gas. Then, air is supplied to one surface having a high partial pressure of oxygen gas, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C., oxygen is extracted from the air, and oxygen ions and electrons are extracted in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film. The oxygen ions can be obtained from the transferred oxygen ions. Therefore, pure oxygen can be produced by selectively extracting oxygen from the air.

【0081】[請求項6]の発明によれば、酸素イオン
透過性導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分圧
を高くすると共に、他方の面の酸素ガス分圧を低くし、
一方の酸素ガス分圧の高い面に空気を供給すると共に、
他方の酸素ガス分圧の低い面に不活性ガスを供給し、温
度を200〜1200℃に維持し、上記燃焼排ガス中の
酸素を引き抜き、上記酸素イオン透過性導電体セラミッ
クス膜内で酸素イオン及び電子を移動させてなり、該移
動した酸素イオンから酸素を得ることができる。よっ
て、空気中の酸素を選択的に取り出して酸素濃度を調整
した窒素−酸素混合ガスを製造することができる。
According to the invention of claim 6, the oxygen gas partial pressure on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased, and the oxygen gas partial pressure on the other surface is decreased.
While supplying air to the surface with high oxygen gas partial pressure,
An inert gas is supplied to the other surface having a low oxygen gas partial pressure, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C., oxygen in the combustion exhaust gas is extracted, and oxygen ions and oxygen ions in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film are formed. By transferring electrons, oxygen can be obtained from the transferred oxygen ions. Therefore, a nitrogen-oxygen mixed gas in which oxygen in the air is selectively taken out and the oxygen concentration is adjusted can be produced.

【0082】[請求項7]の発明によれば、燃焼排ガス
を圧縮するガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に
加熱する加熱手段と、請求項1の膜反応装置と、上記膜
反応容器を加熱する加熱手段とを具備してなり、上記酸
素イオン透過性導電体セラミックス膜に炭化水素を供給
し、上記燃焼排ガス中の酸素若しくは窒素酸化物から酸
素を引き抜き、上記セラミックス膜中で酸素イオン及び
電子を移動させてなるので、該移動した酸素イオンによ
り、上記供給したガス中のCH4 等の炭化水素を部分酸
化してCO及びH2 を得ることができる。
According to the invention of claim 7, gas compression means for compressing the combustion exhaust gas, heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of claim 1, and the membrane reaction apparatus Heating means for heating the container, supplying hydrocarbons to the oxygen ion permeable conductive ceramic film, extracting oxygen from oxygen or nitrogen oxide in the combustion exhaust gas, and removing oxygen from the ceramic film. Since ions and electrons are moved, hydrocarbons such as CH 4 in the supplied gas are partially oxidized by the moved oxygen ions to obtain CO and H 2 .

【0083】[請求項8]の発明によれば、燃焼排ガス
を圧縮するガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に
加熱する加熱手段と、請求項2の膜反応装置と、上記反
応容器を加熱する加熱手段とを具備してなり、上記酸素
イオン透過性導電体セラミックス膜の一方の面を真空排
気により低酸素分圧化し、上記燃焼排ガス中の窒素酸化
物から酸素を引き抜き、上記セラミックス膜中で酸素イ
オン及び電子を移動させてなるので、該移動した酸素イ
オンにより、上記真空排気した側に純酸素を得ることが
できる。
According to the invention of claim 8, gas compression means for compressing combustion exhaust gas, heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of claim 2, and the reaction vessel Heating means for heating the oxygen-permeable conductive ceramics film, and evacuating one surface of the oxygen-ion-permeable conductive ceramics film to low oxygen partial pressure, extracting oxygen from nitrogen oxides in the combustion exhaust gas, and removing the ceramics. Since oxygen ions and electrons are moved in the film, pure oxygen can be obtained on the evacuated side by the moved oxygen ions.

【0084】[請求項9]の発明によれば、燃焼排ガス
を圧縮するガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に
加熱する加熱手段と、請求項3の膜反応装置と、上記反
応容器を加熱する加熱手段とを具備してなり、上記酸素
イオン透過性導電体セラミックス膜に不活性ガスを供給
し、上記セラミックスを酸素イオン及び電子を移動させ
てなるので、移動した酸素イオンにより酸素を得ること
ができる。
According to the invention of claim 9, gas compression means for compressing the combustion exhaust gas, heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of claim 3, and the reaction vessel And heating means for heating the oxygen ion-permeable conductive ceramics film to supply an inert gas to move the oxygen ions and electrons through the ceramic. Obtainable.

【0085】[請求項10]の発明によれば、酸素イオ
ン透過性導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分
圧を高くすると共に、他方の面の酸素ガス分圧を低く
し、一方の酸素ガス分圧の高い面に燃焼排ガスを供給す
ると共に、他方の酸素ガス分圧の低い面に常圧空気を供
給すると共に、温度を200〜1200℃に維持し、上
記燃焼排ガスから酸素を引き抜き、上記酸素イオン透過
性導電体セラミックス膜内で酸素イオン及び電子を移動
させてなり、該移動した酸素イオンにより、酸素が濃縮
された空気を得ることを特徴とする膜反応装置におい
て、一方の酸素ガス分圧の高い面の燃焼排ガスを圧縮す
るガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に加熱する
加熱手段と、上記の膜反応装置と、上記反応容器を加熱
する加熱手段とを具備してなることから、酸素が濃縮さ
れた空気を得ることができる。
According to the tenth aspect of the present invention, the oxygen gas partial pressure on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased, and the oxygen gas partial pressure on the other surface is decreased. While supplying the combustion exhaust gas to the surface having a high oxygen gas partial pressure and supplying normal pressure air to the other surface having a low oxygen gas partial pressure, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C., and oxygen is extracted from the combustion exhaust gas. Wherein oxygen ions and electrons are moved in the oxygen ion-permeable conductive ceramics membrane, and oxygen-enriched air is obtained by the transferred oxygen ions. Gas compression means for compressing the combustion exhaust gas on the surface having a high gas partial pressure, heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor, and heating means for heating the reaction vessel From becoming Te, it can be oxygen obtain enriched air.

【0086】[請求項11]の発明によれば、空気を圧
縮するガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に加熱
する加熱手段と、請求項4の膜反応装置と、上記反応容
器を加熱する加熱手段とを具備してなり、上記酸素イオ
ン透過性導電体セラミックス膜に炭化水素を供給し、上
記セラミックスを酸素イオン及び電子が移動し、該移動
した酸素イオンにより、上記供給したガス中のCH4
の炭化水素を部分酸化してCO及びH2 を得ることがで
きる。
According to the eleventh aspect of the present invention, a gas compressing means for compressing air, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of the fourth aspect, and the reactor A heating means for heating, supplying hydrocarbons to the oxygen-ion-permeable conductive ceramic film, oxygen ions and electrons move through the ceramic, and the transferred oxygen ions cause CO and H 2 can be obtained by partially oxidizing a hydrocarbon such as CH 4 .

【0087】[請求項12]の発明によれば、空気を圧
縮するガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に加熱
する加熱手段と、請求項5の膜反応装置と、上記反応容
器を加熱する加熱手段とを具備してなり、上記酸素イオ
ン透過性導電体セラミックス膜の一方を真空排気により
低酸素分圧化し、上記セラミックスを酸素イオン及び電
子が移動し、該移動した酸素イオンにより、酸素を得る
ことができる。
According to the invention of claim 12, gas compression means for compressing air, heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of claim 5, and the reaction vessel Heating means for heating, one of the oxygen ion permeable conductive ceramics film is reduced in oxygen partial pressure by evacuation, oxygen ions and electrons move the ceramics, by the moved oxygen ions, Oxygen can be obtained.

【0088】[請求項13]の発明によれば、空気を圧
縮するガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に加熱
する加熱手段と、請求項6の膜反応装置と、上記反応容
器を加熱する加熱手段とを具備してなり、上記酸素イオ
ン透過性導電体セラミックス膜の一方に不活性ガスを供
給し、上記セラミックスを酸素イオン及び電子が移動
し、該移動した酸素イオンにより、酸素を得ることがで
きる。
According to a thirteenth aspect of the present invention, a gas compressing means for compressing air, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of claim 6, and the reactor Heating means for heating, supplying an inert gas to one of the oxygen ion-permeable conductive ceramic films, oxygen ions and electrons move through the ceramics, and oxygen is moved by the transferred oxygen ions. Obtainable.

【0089】[請求項14]の発明によれば、酸素イオ
ン透過性導電体セラミックス膜の一方の面の酸素ガス分
圧を高くすると共に、他方の面の酸素ガス分圧を低く
し、一方の酸素ガス分圧の高い面に空気を供給すると共
に、他方の酸素ガス分圧の低い面に常圧空気を供給する
と共に、温度を200〜1200℃に維持し、上記空気
から酸素を引き抜き、上記酸素イオン透過性導電体セラ
ミックス膜内で酸素イオン及び電子を移動させてなり、
該移動した酸素イオンにより、酸素が濃縮された空気を
得る膜反応装置と、一方の酸素ガス分圧の高い面の空気
を圧縮するガス圧縮手段と、該圧縮されたガスを高温に
加熱する加熱手段と、上記の膜反応装置と、上記反応容
器を加熱する加熱手段とを具備してなることから、酸素
が濃縮された空気を得ることができる。
According to the fourteenth aspect, the oxygen gas partial pressure on one surface of the oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased while the oxygen gas partial pressure on the other surface is reduced. While supplying air to the surface having a high oxygen gas partial pressure and supplying normal pressure air to the other surface having a low oxygen gas partial pressure, maintaining the temperature at 200 to 1200 ° C. and extracting oxygen from the air, By moving oxygen ions and electrons within the oxygen ion permeable conductive ceramic film,
A membrane reactor for obtaining oxygen-enriched air by the transferred oxygen ions, a gas compression means for compressing air on one surface having a high oxygen gas partial pressure, and a heating for heating the compressed gas to a high temperature Means, the above-mentioned membrane reactor, and a heating means for heating the above-mentioned reaction vessel, so that oxygen-enriched air can be obtained.

【0090】[請求項15]の発明によれば、請求項
1,請求項4の膜反応装置において、酸素イオン透過性
導電体セラミックス膜の炭化水素を部分酸化してCO及
2 を得る低酸素分圧側の面の一部に、炭化水素の部分
酸化に活性な触媒を設置することにより、炭化水素の部
分酸化性能を向上させて、有用な合成ガスを得ることが
できる。
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the membrane reactor according to the first or fourth aspect, low oxygen is obtained by partially oxidizing hydrocarbons of the oxygen-ion-permeable conductive ceramic film to obtain CO and 2. By installing a catalyst active in partial oxidation of hydrocarbons on a part of the partial pressure side, the partial oxidation performance of hydrocarbons can be improved, and a useful synthesis gas can be obtained.

【0091】[請求項16]の発明によれば、請求項
1,請求項2,請求項3の膜反応装置において、酸素イ
オン透過性導電体セラミックス膜の燃焼排ガスを供給す
る高酸素分圧側の面の一部に、NOxの分解に活性な触媒
を設置することにより、さらに燃焼排ガス中のNOx分解
特性を向上することができる。
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the membrane reactor according to the first, second, or third aspect, the oxygen ion-permeable conductive ceramic membrane on the high oxygen partial pressure side for supplying the combustion exhaust gas. By disposing a catalyst active in the decomposition of NOx on a part of the surface, the NOx decomposition characteristics in the combustion exhaust gas can be further improved.

【0092】[請求項17]の発明によれば、請求項1
又は請求項4の膜反応装置から得られた合成ガスをメタ
ノール合成手段を用いることにより、メタノールを合成
することができ、システム効率が向上する。
According to the invention of claim 17, claim 1
Alternatively, methanol can be synthesized by synthesizing the synthesis gas obtained from the membrane reactor according to claim 4 with methanol synthesizing means, thereby improving system efficiency.

【0093】[請求項18]の発明によれば、請求項2
又は請求項3の膜反応装置と請求項1の膜反応装置を組
み合わせてなり、まず、燃焼排ガスを請求項2又は請求
項3の膜反応装置に供給し、燃焼排ガス中の酸素を引き
抜き、引き続き、請求項1の膜反応装置で水素、一酸化
炭素の合成ガスを製造し、上記構成により燃焼排ガス中
の窒素酸化物を無害化するとともに、得られた合成ガス
をメタノール合成手段を用いてメタノールを合成するこ
とができ、システム効率が向上する。
According to the invention set forth in claim 18, claim 2 is provided.
Alternatively, the membrane reactor according to claim 3 and the membrane reactor according to claim 1 are combined. First, the combustion exhaust gas is supplied to the membrane reactor according to claim 2 or 3, and oxygen in the combustion exhaust gas is extracted. And producing a synthesis gas of hydrogen and carbon monoxide in the membrane reactor of claim 1, detoxifying nitrogen oxides in the combustion exhaust gas by the above-mentioned structure, and converting the obtained synthesis gas into methanol using methanol synthesis means. Can be synthesized, and the system efficiency is improved.

【0094】[請求項19]の発明によれば、請求項8
又は請求項9又は請求項10のシステムと、請求項7の
システムとを組み合わせてなり、まず、燃焼排ガスを請
求項8又は請求項9又は請求項10のシステムに供給
し、燃焼排ガス中の酸素を引き抜き、引き続き、請求項
7のシステムで水素、一酸化炭素の合成ガスを製造し、
上記構成により燃焼排ガス中の窒素酸化物を無害化する
とともに、得られた合成ガスをメタノール合成手段を用
いてメタノールを合成することができ、更にシステム効
率が向上する。
According to the invention of claim 19, claim 8
Alternatively, the system according to claim 9 or claim 10 is combined with the system according to claim 7, and first, the flue gas is supplied to the system according to claim 8 or claim 9 and the oxygen in the flue gas is supplied. , Followed by production of hydrogen, carbon monoxide syngas by the system of claim 7,
With the above configuration, nitrogen oxides in the combustion exhaust gas can be rendered harmless, and the obtained synthesis gas can be used to synthesize methanol using a methanol synthesis means, further improving system efficiency.

【0095】[請求項20]の発明によれば、請求項2
又は請求項3の膜反応装置と、請求項1の膜反応装置と
を組み合わせてなり、得られた合成ガスと酸素を燃料電
池の燃料ガスとして用いることができ、システム効率が
向上する。
According to the invention set forth in claim 20, claim 2 is provided.
Alternatively, the membrane reactor according to claim 3 and the membrane reactor according to claim 1 are combined, and the obtained synthesis gas and oxygen can be used as fuel gas for a fuel cell, thereby improving system efficiency.

【0096】[請求項21]の発明によれば、請求項2
又は請求項3の膜反応装置を用いてなるので、得られた
酸素を石炭ガス炉の燃焼ガスとして用いることができ、
システム効率が向上する。
According to the twenty-first aspect of the present invention, the second aspect is provided.
Or, using the membrane reactor of claim 3, the obtained oxygen can be used as a combustion gas in a coal gas furnace,
System efficiency is improved.

【0097】[請求項22]の発明によれば、請求項4
の膜反応装置の加熱を高温ガス炉の廃熱を用いてなるの
で、システム効率が向上する。
According to the invention of [Claim 22], Claim 4 is applicable.
Since the waste heat of the high-temperature gas furnace is used for heating the membrane reactor, the system efficiency is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1の実施の形態にかかるガス合成システムの
概略図である。
FIG. 1 is a schematic diagram of a gas synthesis system according to a first embodiment.

【図2】酸素分離及び脱硝の原理図である。FIG. 2 is a principle diagram of oxygen separation and denitration.

【図3】酸素イオン透過量と酸素分圧との関係を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between an oxygen ion permeation amount and an oxygen partial pressure.

【図4】脱硫の原理図である。FIG. 4 is a principle view of desulfurization.

【図5】第2の実施の形態にかかる膜反応装置の概略図
である。
FIG. 5 is a schematic view of a membrane reaction device according to a second embodiment.

【図6】第3の実施の形態にかかる膜反応装置の概略図
である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a membrane reactor according to a third embodiment.

【図7】第4の実施の形態にかかる膜反応装置の概略図
である。
FIG. 7 is a schematic view of a membrane reactor according to a fourth embodiment.

【図8】第5の実施の形態の合成ガス製造システムであ
る。
FIG. 8 is a synthesis gas production system according to a fifth embodiment.

【図9】第6の実施の形態の合成ガス製造システムであ
る。
FIG. 9 is a synthesis gas production system according to a sixth embodiment.

【図10】第6の実施の形態の膜反応装置の概略図であ
る。
FIG. 10 is a schematic view of a membrane reactor according to a sixth embodiment.

【図11】第7の実施の形態の合成ガス製造システムで
ある。
FIG. 11 shows a synthesis gas production system according to a seventh embodiment.

【図12】第7の実施の形態の膜反応装置の概略図であ
る。
FIG. 12 is a schematic view of a membrane reaction device according to a seventh embodiment.

【図13】第8の実施の形態の合成ガス製造システムで
ある。
FIG. 13 is a synthesis gas production system according to an eighth embodiment.

【図14】第9の実施の形態の膜反応装置の概略図であ
る。
FIG. 14 is a schematic view of a membrane reaction device according to a ninth embodiment.

【図15】第10の実施の形態の膜反応装置の概略図で
ある。
FIG. 15 is a schematic view of a membrane reaction device according to a tenth embodiment.

【図16】第11の実施の形態の膜反応装置の概略図で
ある。
FIG. 16 is a schematic view of a membrane reaction device according to an eleventh embodiment.

【図17】第12の実施の形態の膜反応装置の概略図で
ある。
FIG. 17 is a schematic view of a membrane reaction device according to a twelfth embodiment.

【図18】第13の実施の形態の膜反応装置の概略図で
ある。
FIG. 18 is a schematic view of a membrane reaction device according to a thirteenth embodiment.

【図19】第14の実施の形態の膜反応装置の概略図で
ある。
FIG. 19 is a schematic view of a membrane reaction device according to a fourteenth embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 発電機 11 燃焼装置(ボイラ) 12 燃焼排ガス 13 圧縮手段 14 圧縮ガス 15 熱交換器 16 酸素イオン・電子混合導電体セラミックス膜(セ
ラミックス膜) 17H 高圧室 17L 低圧室 17 膜反応装置 18 加熱手段 19 圧縮・高温ガス 20 炭化水素(例えばCH4 等) 21 炭化水素供給手段 22 合成ガス 23 熱交換器 24 高温水蒸気 31 円筒状の支持体 32 酸素イオン透過性導電体セラミックス膜 33 反応容器 34 炭化水素 35 不活性ガス 41 高温ガス炉 42 中間熱交換器 43 加熱手段 44 膜反応装置 45 空気 46 天然ガス 51 天然ガス 52 ガスタービン 53 排ガス 54 排熱回収ボイラ 55 蒸気タービン 56 膜反応装置 57 合成ガス(CO,H2 ) 58 メタノール合成システム 59 メタノール 61 円筒状の容器本体 62 支持体 63 酸素イオン透過性導電体セラミックス膜 71 固体電解質型燃料電池(SOFC) 81 コンバスタ 82 リダクタ 83 火炉 86 空気 89 2段噴流床ガス化炉 92 ガスタービン 93 排ガス 94 膜反応装置 95 不活性ガス 96 メタン部分酸化触媒 97 NOX 分解触媒
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Generator 11 Combustion device (boiler) 12 Combustion flue gas 13 Compression means 14 Compressed gas 15 Heat exchanger 16 Oxygen ion / electron mixed conductive ceramic film (ceramic film) 17H High pressure chamber 17L Low pressure chamber 17 Membrane reactor 18 Heating means 19 Compressed / high-temperature gas 20 Hydrocarbon (for example, CH 4 ) 21 Hydrocarbon supply means 22 Syngas 23 Heat exchanger 24 High-temperature steam 31 Cylindrical support body 32 Oxygen ion-permeable conductive ceramic film 33 Reaction vessel 34 Hydrocarbon 35 Inert gas 41 High-temperature gas furnace 42 Intermediate heat exchanger 43 Heating means 44 Membrane reactor 45 Air 46 Natural gas 51 Natural gas 52 Gas turbine 53 Exhaust gas 54 Exhaust heat recovery boiler 55 Steam turbine 56 Membrane reactor 57 Synthetic gas (CO, H 2) 58 methanol synthesis system 59 meta Tool 61 Cylindrical container main body 62 Support 63 Oxygen ion-permeable conductive ceramic film 71 Solid oxide fuel cell (SOFC) 81 Combustor 82 Reductor 83 Fire furnace 86 Air 89 Two-stage spouted bed gasifier 92 Gas turbine 93 Exhaust gas 94 membrane reactor 95 inert gas 96 methane partial oxidation catalyst 97 NO X decomposition catalyst

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C01B 13/02 ZAB H01M 8/06 R H01M 8/06 K B01J 23/74 321M (71)出願人 598037570 山添 ▲昇▼ 福岡県春日市松ヶ丘4−32 (71)出願人 000006208 三菱重工業株式会社 東京都千代田区丸の内二丁目5番1号 (72)発明者 三浦 則雄 福岡県福岡市中央区平尾1−11−18−1402 (72)発明者 寺岡 靖剛 長崎県長崎市大園町2227−1−909 (72)発明者 石原 達己 大分県大分市鴛野959番地22号 (72)発明者 山添 ▲昇▼ 福岡県春日市松ヶ丘4ー32 (72)発明者 山下 晃弘 長崎県長崎市深堀町5丁目717番1号 三 菱重工業株式会社長崎研究所内 Fターム(参考) 4D006 GA41 HA21 KA33 KA64 KD30 KE07P KE08P KE16P KE16Q KE16R MA02 MB04 MB15 MC03 MC03X PA04 PB19 PB62 PC69 PC80 4G040 EA03 EA06 EA07 EB01 EB14 EB16 EB44 4G042 BA08 BA29 BA30 BA39 BB01 BB02 BC06 4G069 AA03 BB06B BC12B BC42B BC67B BC68B BC71B BC75B CA02 CA10 CA13 CC04 5H027 AA02 BA01 BC01 BC06 DD02──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C01B 13/02 ZAB H01M 8/06 R H01M 8/06 K B01J 23/74 321M (71) Applicant 598037570 Yamazoe ▲ Shooting ▼ 4-32 Matsugaoka, Kasuga-shi, Fukuoka (71) Applicant 000006208 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. 2-5-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo (72) Inventor Norio Miura 1-11 Hirao, Chuo-ku, Fukuoka, Fukuoka −18−1402 (72) Inventor Yasugo Teraoka 227-1-909, Oozonocho, Nagasaki City, Nagasaki Prefecture (72) Inventor Tatsumi Ishihara 959-22 Oshino, Oita City, Oita Prefecture (72) Inventor Yamazoe ▲ Nobu ▼ Fukuoka Prefecture 4-32 Matsugaoka, Kasuga-shi (72) Inventor Akihiro Yamashita 5-717-1 Fukabori-cho, Nagasaki-shi, Nagasaki F term in Sanyo Heavy Industries, Ltd. Nagasaki Research Laboratory 4D006 GA41 HA21 KA33 KA 64 KD30 KE07P KE08P KE16P KE16Q KE16R MA02 MB04 MB15 MC03 MC03X PA04 PB19 PB62 PC69 PC80 4G040 EA03 EA06 EA07 EB01 EB14 EB16 EB44 4G042 BA08 BA29 BA30 BA39 BB01 BB02 BC06 4G0B BCBC BC3 BC03 BC03 4G0B BC06 DD02

Claims (22)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 酸素イオン透過性導電体セラミックス膜
の一方の面の酸素ガス分圧を高くすると共に、他方の面
の酸素ガス分圧を低くし、 一方の酸素ガス分圧の高い面に燃焼排ガスを供給すると
共に、他方の酸素ガス分圧の低い面に炭化水素を含有す
るガスを供給すると共に、 温度を200〜1200℃に維持し、 上記燃焼排ガス中の酸素若しくは窒素酸化物から酸素を
引き抜き、 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜内で酸素イ
オン及び電子を移動させてなり、 該移動した酸素イオンにより、上記供給したガス中のC
4 等の炭化水素を部分酸化してCO及びH2 を得るこ
とを特徴とする膜反応装置。
1. An oxygen ion-permeable conductive ceramic film having a high partial pressure of oxygen gas on one surface, a low partial pressure of oxygen gas on the other surface, and burning on one surface having a high partial pressure of oxygen gas. Along with supplying the exhaust gas, a hydrocarbon-containing gas is supplied to the other surface having a low oxygen gas partial pressure, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C., and oxygen is removed from oxygen or nitrogen oxides in the combustion exhaust gas. The oxygen ions and the electrons are moved in the oxygen ion permeable conductive ceramics film, and the transferred oxygen ions cause C in the supplied gas.
A membrane reactor for partially oxidizing a hydrocarbon such as H 4 to obtain CO and H 2 .
【請求項2】 酸素イオン透過性導電体セラミックス膜
の一方の面の酸素ガス分圧を高くすると共に、他方の面
を真空排気により酸素ガス分圧を低くし、 一方の酸素ガス分圧の高い面に燃焼排ガスを供給し、 温度を200〜1200℃に維持し、 上記燃焼排ガス中の酸素を引き抜き、 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜内で酸素イ
オン及び電子を移動させてなり、 該移動した酸素イオンから酸素を得ることを特徴とする
膜反応装置。
2. The partial pressure of oxygen gas on one surface of an oxygen ion-permeable conductive ceramic film is increased, and the partial pressure of oxygen gas is reduced on the other surface by evacuation, and the partial pressure of oxygen gas on one surface is increased. Supplying the combustion exhaust gas to the surface, maintaining the temperature at 200 to 1200 ° C., extracting oxygen from the combustion exhaust gas, and moving oxygen ions and electrons within the oxygen ion-permeable conductive ceramic film. A membrane reactor characterized in that oxygen is obtained from oxygen ions.
【請求項3】 酸素イオン透過性導電体セラミックス膜
の一方の面の酸素ガス分圧を高くすると共に、他方の面
の酸素ガス分圧を低くし、 一方の酸素ガス分圧の高い面に燃焼排ガスを供給すると
共に、他方の酸素ガス分圧の低い面に不活性ガスを供給
し、 温度を200〜1200℃に維持し、 上記燃焼排ガス中の酸素を引き抜き、 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜内で酸素イ
オン及び電子を移動させてなり、 該移動した酸素イオンから酸素を得ることを特徴とする
膜反応装置。
3. An oxygen ion-permeable conductive ceramic film having a high partial pressure of oxygen gas on one surface, a low partial pressure of oxygen gas on the other surface, and burning on one surface having a high partial pressure of oxygen gas. In addition to supplying the exhaust gas, an inert gas is supplied to the other surface having a low oxygen gas partial pressure, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C., oxygen in the combustion exhaust gas is extracted, and the oxygen ion-permeable conductive ceramics is provided. A membrane reactor wherein oxygen ions and electrons are moved in a membrane, and oxygen is obtained from the moved oxygen ions.
【請求項4】 酸素イオン透過性導電体セラミックス膜
の一方の面の酸素ガス分圧を高くすると共に、他方の面
の酸素ガス分圧を低くし、 一方の酸素ガス分圧の高い面に空気を供給すると共に、
他方の酸素ガス分圧の低い面に炭化水素を含有するガス
を供給すると共に、 温度を200〜1200℃に維持し、 上記空気から酸素を引き抜き、 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜内で酸素イ
オン及び電子を移動させてなり、 該移動した酸素イオンにより、上記供給したガス中のC
4 等の炭化水素を部分酸化してCO及びH2 を得るこ
とを特徴とする膜反応装置。
4. An oxygen ion-permeable conductive ceramic film having a high partial pressure of oxygen gas on one surface, a low partial pressure of oxygen gas on the other surface, and air having a high partial pressure of oxygen on one surface. Along with
A gas containing hydrocarbon is supplied to the other surface having a low partial pressure of oxygen gas, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C., oxygen is extracted from the air, and oxygen is extracted from the oxygen ion-permeable conductive ceramic film. Ions and electrons are transferred, and the transferred oxygen ions cause C in the supplied gas.
A membrane reactor for partially oxidizing a hydrocarbon such as H 4 to obtain CO and H 2 .
【請求項5】 酸素イオン透過性導電体セラミックス膜
の一方の面の酸素ガス分圧を高くすると共に、他方の面
を真空排気し、酸素ガス分圧を低くし、 一方の酸素ガス分圧の高い面に空気を供給し、 温度を200〜1200℃に維持し、 上記空気から酸素を引き抜き、 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜内で酸素イ
オン及び電子を移動させてなり、 該移動した酸素イオンから酸素を得ることを特徴とする
膜反応装置。
5. An oxygen gas permeable conductive ceramic film having one surface having a high partial pressure of oxygen gas, and having the other surface evacuated to reduce the partial pressure of oxygen gas. Air is supplied to the high surface, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C., oxygen is extracted from the air, and oxygen ions and electrons are moved in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film. A membrane reactor characterized by obtaining oxygen from ions.
【請求項6】 酸素イオン透過性導電体セラミックス膜
の一方の面の酸素ガス分圧を高くすると共に、他方の面
の酸素ガス分圧を低くし、 一方の酸素ガス分圧の高い面に空気を供給すると共に、
他方の酸素ガス分圧の低い面に不活性ガスを供給し、 温度を200〜1200℃に維持し、 上記燃焼排ガス中の酸素を引き抜き、 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜内で酸素イ
オン及び電子を移動させてなり、 該移動した酸素イオンから酸素を得ることを特徴とする
膜反応装置。
6. An oxygen ion-permeable conductive ceramic film, wherein the partial pressure of oxygen gas on one surface is increased, the partial pressure of oxygen gas on the other surface is reduced, and air having a high partial pressure of oxygen is Along with
An inert gas is supplied to the other surface having a low oxygen gas partial pressure, the temperature is maintained at 200 to 1200 ° C., oxygen in the combustion exhaust gas is extracted, and oxygen ions and oxygen ions in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film are formed. A membrane reaction apparatus comprising: moving electrons; and obtaining oxygen from the transferred oxygen ions.
【請求項7】 燃焼排ガスを圧縮するガス圧縮手段と、 該圧縮されたガスを高温に加熱する加熱手段と、 請求項1の膜反応装置と、 上記膜反応容器を加熱する加熱手段とを具備してなり、 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜に炭化水素
を供給し、 上記燃焼排ガス中の酸素若しくは窒素酸化物から酸素を
引き抜き、 上記セラミックス膜中で酸素イオン及び電子を移動さ
せ、 該移動した酸素イオンにより、上記供給したガス中のC
4 等の炭化水素を部分酸化してCO及びH2 を得るこ
とを特徴とするガス合成システム。
7. A gas compression means for compressing the combustion exhaust gas, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, the membrane reactor of claim 1, and a heating means for heating the membrane reaction vessel. Supplying hydrocarbon to the oxygen ion permeable conductive ceramic film, extracting oxygen from oxygen or nitrogen oxide in the combustion exhaust gas, and moving oxygen ions and electrons in the ceramic film; C in the supplied gas by the oxygen ions
Gas synthesis system, characterized in that to obtain a CO and H 2 to hydrocarbon H 4 or the like by partial oxidation.
【請求項8】 燃焼排ガスを圧縮するガス圧縮手段と、 該圧縮されたガスを高温に加熱する加熱手段と、 請求項2の膜反応装置と、 上記膜反応容器を加熱する加熱手段とを具備してなり、 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜の一方の面
を真空排気により低酸素分圧化し、上記燃焼排ガス中の
酸素若しくは窒素酸化物から酸素を引き抜き、 上記セラミックス膜中で酸素イオン及び電子を移動さ
せ、 該移動した酸素イオンにより、酸素を得ることを特徴と
するガス合成システム。
8. A gas compression means for compressing the combustion exhaust gas, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, a membrane reactor according to claim 2, and a heating means for heating the membrane reaction vessel. One surface of the oxygen-ion-permeable conductive ceramic film is reduced in oxygen partial pressure by vacuum evacuation, oxygen is extracted from oxygen or nitrogen oxide in the combustion exhaust gas, and oxygen ions and A gas synthesis system wherein electrons are transferred, and oxygen is obtained by the transferred oxygen ions.
【請求項9】 燃焼排ガスを圧縮するガス圧縮手段と、 該圧縮されたガスを高温に加熱する加熱手段と、 請求項3の膜反応装置と、 上記反応容器を加熱する加熱手段とを具備してなり、 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜に不活性ガ
スを供給し、 上記セラミックスを酸素イオン及び電子が移動し、移動
した酸素イオンにより酸素を得ることを特徴とする酸素
製造システム。
9. A gas compression means for compressing combustion exhaust gas, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, a membrane reactor according to claim 3, and a heating means for heating the reaction vessel. An oxygen production system, characterized in that an inert gas is supplied to the oxygen ion-permeable conductive ceramic film, oxygen ions and electrons move through the ceramic, and oxygen is obtained by the transferred oxygen ions.
【請求項10】酸素イオン透過性導電体セラミックス膜
の一方の面の酸素ガス分圧を高くすると共に、他方の面
の酸素ガス分圧を低くし、一方の酸素ガス分圧の高い面
に燃焼排ガスを供給すると共に、他方の酸素ガス分圧の
低い面に常圧空気を供給すると共に、温度を200〜1
200℃に維持し、上記燃焼排ガスから酸素を引き抜
き、上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜内で酸
素イオン及び電子を移動させてなり、該移動した酸素イ
オンにより、酸素が濃縮された空気を得る膜反応装置
と、 一方の酸素ガス分圧の高い面の燃焼排ガスを圧縮するガ
ス圧縮手段と、 該圧縮されたガスを高温に加熱する加熱手段と、 上記反応容器を加熱する加熱手段とを具備してなり、 酸素が濃縮された空気を得ることを特徴とする高酸素濃
度空気製造システム。
10. A partial pressure of oxygen gas on one surface of an oxygen ion permeable conductive ceramic film is increased, a partial pressure of oxygen gas on the other surface is decreased, and combustion is performed on a surface having a high partial pressure of oxygen gas. At the same time as supplying exhaust gas, supplying normal-pressure air to the other surface having a low partial pressure of oxygen gas, and controlling the temperature to 200 to 1
Maintaining at 200 ° C., oxygen is extracted from the combustion exhaust gas, and oxygen ions and electrons are moved in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film, whereby oxygen-enriched air is obtained by the transferred oxygen ions. A membrane reactor, gas compression means for compressing the combustion exhaust gas on one surface having a high oxygen gas partial pressure, heating means for heating the compressed gas to a high temperature, and heating means for heating the reaction vessel. A high oxygen concentration air production system characterized by obtaining oxygen-enriched air.
【請求項11】 空気を圧縮するガス圧縮手段と、 該圧縮されたガスを高温に加熱する加熱手段と、 請求項4の膜反応装置と、 上記反応容器を加熱する加熱手段とを具備してなり、 上記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜に炭化水素
を供給し、 上記セラミックスを酸素イオン及び電子が移動し、該移
動した酸素イオンにより、上記供給したガス中のCH4
等の炭化水素を部分酸化してCO及びH2 を得ること
を特徴とするガス合成システム。
11. A gas compression means for compressing air, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, a membrane reactor according to claim 4, and a heating means for heating said reaction vessel. A hydrocarbon is supplied to the oxygen-ion-permeable conductive ceramic film, oxygen ions and electrons move through the ceramic, and the transferred oxygen ions cause CH4 in the supplied gas.
A gas synthesis system characterized in that CO and H 2 are obtained by partially oxidizing hydrocarbons such as
【請求項12】 空気を圧縮するガス圧縮手段と、 該圧縮されたガスを高温に加熱する加熱手段と、 請求項5の膜反応装置と、 上記反応容器を加熱する加熱手段とを具備してなり、上
記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜の一方を真空
排気により低酸素分圧化し、上記セラミックスを酸素イ
オン及び電子が移動し、該移動した酸素イオンにより、
酸素を得ることを特徴とするガス合成システム。
12. A gas compression means for compressing air, a heating means for heating the compressed gas to a high temperature, a membrane reactor according to claim 5, and a heating means for heating said reaction vessel. Then, one of the oxygen ion-permeable conductive ceramic films is reduced to a low oxygen partial pressure by evacuation, and oxygen ions and electrons move through the ceramics.
A gas synthesis system characterized by obtaining oxygen.
【請求項13】 空気を圧縮するガス圧縮手段と、 該圧縮されたガスを高温に加熱する加熱手段と、 請求項6の膜反応装置と、 上記反応容器を加熱する加熱手段とを具備してなり、上
記酸素イオン透過性導電体セラミックス膜の一方に不活
性ガスを供給し、上記セラミックスを酸素イオン及び電
子が移動し、該移動した酸素イオンにより、酸素を得る
ことを特徴とするガス合成システム。
13. A gas compressor for compressing air, a heater for heating the compressed gas to a high temperature, a membrane reactor according to claim 6, and a heater for heating the reactor. A gas synthesis system characterized in that an inert gas is supplied to one of the oxygen ion permeable conductive ceramic films, oxygen ions and electrons move through the ceramics, and oxygen is obtained by the transferred oxygen ions. .
【請求項14】 酸素イオン透過性導電体セラミックス
膜の一方の面の酸素ガス分圧を高くすると共に、他方の
面の酸素ガス分圧を低くし、一方の酸素ガス分圧の高い
面に空気を供給すると共に、他方の酸素ガス分圧の低い
面に常圧空気を供給すると共に、温度を200〜120
0℃に維持し、上記空気から酸素を引き抜き、上記酸素
イオン透過性導電体セラミックス膜内で酸素イオン及び
電子を移動させてなり、該移動した酸素イオンにより、
酸素が濃縮された空気を得る膜反応装置と、 一方の酸素ガス分圧の高い面の空気を圧縮するガス圧縮
手段と、 該圧縮されたガスを高温に加熱する加熱手段と、 上記の膜反応装置と、 上記反応容器を加熱する加熱手段とを具備してなり、 酸素が濃縮された空気を得ることを特徴とする高酸素濃
度空気製造システム。
14. An oxygen ion-permeable conductive ceramic film having a high partial pressure of oxygen gas on one surface, a low partial pressure of oxygen gas on the other surface, and air having a high partial pressure of oxygen on one surface. While supplying normal-pressure air to the other surface having a low oxygen gas partial pressure, and adjusting the temperature to 200 to 120.
Maintained at 0 ° C., oxygen was extracted from the air, and oxygen ions and electrons were moved in the oxygen ion-permeable conductive ceramic film.
A membrane reactor for obtaining oxygen-enriched air; a gas compressor for compressing air on one surface having a high partial pressure of oxygen gas; a heating unit for heating the compressed gas to a high temperature; A high-oxygen-concentration air production system, comprising: an apparatus; and heating means for heating the reaction vessel, wherein oxygen-enriched air is obtained.
【請求項15】 請求項1,請求項4の膜反応装置にお
いて、 酸素イオン透過性導電体セラミックス膜の炭化水素を部
分酸化してCO及びH 2 を得る低酸素分圧側に,炭化水
素の部分酸化に活性な触媒を設置することを特徴とする
ガス合成装置。
15. The membrane reactor according to claim 1, wherein
And the hydrocarbons in the oxygen ion permeable conductive ceramic film
CO and H after oxidation TwoOn the low oxygen partial pressure side
Characterized by installing an active catalyst for partial oxidation of sulfur
Gas synthesis equipment.
【請求項16】 請求項1,請求項2,請求項3の膜反
応装置において、 酸素イオン透過性導電体セラミックス膜の燃焼排ガスを
供給する高酸素分圧側に、NOxの分解に活性な触媒を設
置することを特徴とするガス合成装置。
16. The membrane reactor according to claim 1, wherein a catalyst active in the decomposition of NOx is provided on a high oxygen partial pressure side of the oxygen ion permeable conductive ceramic membrane, which supplies combustion exhaust gas. A gas synthesis device characterized by being installed.
【請求項17】 請求項1又は4の膜反応装置から得ら
れた合成ガスをメタノール合成手段を用いてメタノール
を合成することを特徴とするガス合成システム。
17. A gas synthesis system, wherein methanol is synthesized from the synthesis gas obtained from the membrane reactor according to claim 1 using methanol synthesis means.
【請求項18】 請求項2又は請求項3の膜反応装置
と、請求項1の膜反応装置とを組み合わせてなり、 まず、燃焼排ガスを請求項2又は請求項3の膜反応装置
に供給し、燃焼排ガス中の酸素を引き抜き、引き続き、
請求項1の膜反応装置で水素、一酸化炭素の合成ガスを
製造し、上記構成により燃焼排ガス中の窒素酸化物を無
害化するとともに、得られた合成ガスをメタノール合成
手段を用いてメタノールを合成すること特徴するガス合
成システム。
18. The membrane reactor according to claim 2 or 3 and the membrane reactor according to claim 1 are combined. First, the combustion exhaust gas is supplied to the membrane reactor according to claim 2 or 3. , The oxygen in the flue gas is extracted,
The synthesis gas of hydrogen and carbon monoxide is produced by the membrane reactor according to claim 1, the nitrogen oxides in the combustion exhaust gas are made harmless by the above configuration, and the obtained synthesis gas is converted into methanol using a methanol synthesis means. A gas synthesis system characterized by synthesis.
【請求項19】 請求項8又は請求項9又は請求項10
のシステムと、請求項7のシステムとを組み合わせてな
り、 まず、燃焼排ガスを請求項8又は請求項9又は請求項1
0のシステムに供給し、燃焼排ガス中の酸素を引き抜
き、引き続き、請求項7のシステムで水素、一酸化炭素
の合成ガスを製造し、上記構成により燃焼排ガス中の窒
素酸化物を無害化するとともに、得られた合成ガスをメ
タノール合成手段を用いてメタノールを合成すること特
徴するガス合成システム。
19. The method of claim 8, claim 9, or claim 10.
And the system of claim 7 are combined, and first, the combustion exhaust gas is supplied to claim 8 or claim 9 or claim 1
0, and the oxygen in the flue gas is extracted therefrom. Then, the synthesis gas of hydrogen and carbon monoxide is produced by the system of claim 7, and the nitrogen oxides in the flue gas are made harmless by the above configuration. And synthesizing the obtained synthesis gas using methanol synthesis means.
【請求項20】 請求項2又は請求項3の膜反応装置
と、請求項1の膜反応装置とを組み合わせてなり、得ら
れた合成ガスと酸素を燃料電池の燃料ガスとして用いる
ことを特徴とするガス合成システム。
20. The membrane reactor according to claim 2 or 3, and the membrane reactor according to claim 1, wherein the obtained synthesis gas and oxygen are used as fuel gas for a fuel cell. Gas synthesis system.
【請求項21】 請求項2又は請求項3の膜反応装置を
用いてなり、得られた酸素を石炭ガス炉の燃焼ガスとし
て用いることを特徴とするガス合成システム。
21. A gas synthesis system using the membrane reactor according to claim 2 or 3, wherein the obtained oxygen is used as combustion gas for a coal gas furnace.
【請求項22】 請求項4の膜反応装置の加熱を高温ガ
ス炉の廃熱を用いてなることを特徴とするガス合成シス
テム。
22. A gas synthesis system, wherein heating of the membrane reactor according to claim 4 is performed using waste heat of a high-temperature gas furnace.
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