JP2004161553A - 超臨界水の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】高圧ポンプおよび加熱炉を不要にして省エネルギ化を図ると共に騒音や振動の発生の無い超臨界水の製造方法を提供する。
【解決手段】超臨界水の製造に当っては，水と接触して水素を生成しつつ熱を発生する化学反応を行う物質と水とを，その水の量を，前記物質との化学反応に必要な量を上回る量に設定して反応容器１内に投入し，次いで反応容器を密閉して，その反応容器１内に，温度が３７４℃以上で，圧力が２２ＭＰａ以上の雰囲気を現出させるものである。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は超臨界水の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来，超臨界水の製造方法としては，水を高圧ポンプを用いて臨界圧力である２２ＭＰａ以上に昇圧し，その高圧の水を加熱炉内に導入して臨界温度である３７４℃以上に昇温する，といった方法が知られている（例えば，特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−９５５０３号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら従来法は，高圧ポンプによる昇圧および加熱炉による昇温を必須要件とするため多大なエネルギを要する，といった省エネルギ上の問題があり，その上，高圧ポンプの駆動に伴う騒音や振動の発生といった問題もあった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は，高圧ポンプおよび加熱炉を不要にして省エネルギ化を図ると共に騒音や振動の発生の無い前記超臨界水の製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
前記目的を達成するため本発明によれば，水と接触して水素を生成しつつ熱を発生する化学反応を行う物質と水とを，その水の量を，前記物質との前記化学反応に必要な量を上回る量に設定して反応容器内に投入し，次いで前記反応容器を密閉して，その反応容器内に，温度が３７４℃以上で，圧力が２２ＭＰａ以上の雰囲気を現出させる，超臨界水の製造方法が提供される。
【０００７】
前記方法によれば，水および物質を秤量し，次いでそれらを反応容器内に入れて密閉する，といった単純な作業を行うだけで，超臨界水を容易に製造することが可能である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
超臨界水の製造に当っては，図１に示すように，水と接触して水素を生成しつつ熱を発生する化学反応を行う物質と水とを，その水の量を，前記物質との化学反応に必要な量を上回る量に設定して反応容器１内に投入し，次いで反応容器１を密閉して，その反応容器１内に，温度が水の臨界温度である３７４℃以上で，圧力が水の臨界圧である２２ＭＰａ以上の雰囲気を現出させる，といった方法が採用される。
【０００９】
このようにして得られた超臨界水は水素を含んでおり，その水素は超臨界水を所期の目的に使用した後回収される。例えば，超臨界水はメタンと二酸化炭素とより，ＣＨ４ ＋ＣＯ２ →２ＣＯ＋２Ｈ２ およびＣＯ＋Ｈ２ Ｏ→ＣＯ２ ＋Ｈ２ ，といった化学反応式に基づいて水素を製造する場合に用いられて，前記化学反応式に基づく収量を上回る量の水素を得ることができる。
【００１０】
前記物質としては，Ｍｇ，Ａｌ，ＭｇＨ２ ，Ｍｇ（ＢＨ４ ）２ ，Ｍｇ（ＡｌＨ４ ）２ ，ＮａＡｌＨ４ ，ＮａＢＨ４ ，ＬｉＨ，ＬｉＡｌＨ４ ，ＬｉＢＨ４ およびＮａＨから選択される少なくとも一種が用いられる。
【００１１】
［実施例］
ステンレス鋼（ＪＩＳ ＳＵＳ３１６）よりなる容積２００ｃｃの反応容器を用意した。この反応容器１内に真空引きを施し，次いでその反応容器１内に，１０ｇのＭｇＨ２ 粉末と５０ｃｃの水とを投入し，その後反応容器１を密閉した。この場合，ＭｇＨ２ ＋２Ｈ２ Ｏ→Ｍｇ（ＯＨ）２ ＋２Ｈ２ ＋２７８ｋＪ（発熱）の化学反応式を成立させるための水の量は約１３．７ｃｃである。
【００１２】
反応容器１内においては，ＭｇＨ２ と水とが前記化学反応式に則り反応して水素が発生し，それと同時に熱も発生する。図２に示すように，その熱により水および反応容器１内の温度が上昇し，また水素が発生しているため反応容器１内の圧力も上昇する。その結果，水および反応容器１内の温度は１００℃を超え，また反応容器１内の圧力は容易に数ＭＰａに達する。ＭｇＨ２ は１００℃以上の熱水と急激に反応するので大量の熱と水素が発生し始める。これにより反応容器１内には温度が３７４℃以上で，圧力が３０ＭＰａ以上の雰囲気が現出し，これは水の臨界点を超えているので水は超臨界水となり，瞬間的にＭｇＨ２ と水との反応が終了する。この場合，ＭｇＨ２ 粉末および水を反応容器１内に投入してから前記雰囲気が現出するまでの時間は３４５ｍｉｎ ，つまり，５分４５秒間であった。生成された水素は回収される。
【００１３】
前記のごとく，メタンと炭酸ガスとより，ＣＨ４ ＋ＣＯ２ →２ＣＯ＋２Ｈ２ およびＣＯ＋Ｈ２ Ｏ→ＣＯ２ ＋Ｈ２ ，といった化学反応式に則って水素を製造する場合には，図３に示すように反応容器１内に，水および前記物質を投入し，またメタンおよび炭酸ガスを導入して，その反応容器１を密閉する。これにより，反応容器１内では，順次，超臨界水，Ｈ２ およびＭｇ（ＯＨ）２ の生成，Ｍｇ（ＯＨ）２ を触媒としたＣＨ４ とＣＯ２ との反応によるＨ２ およびＣＯの生成ならびにＣＯとＨ２ Ｏとの反応によるＣＯ２ およびＨ２ の生成，が生じる。
【００１４】
図４に示すように，反応容器１にて超臨界水を生成し，次いでその超臨界水を所定の触媒を有する別の反応容器１１ に導いて，そこにメタンおよび炭酸ガスを導入し，前記同様の反応を生じさせることも可能である。ただし，この場合には，メタンおよび炭酸ガスを昇温および昇圧して別の反応容器１１ へ導入しなければならない。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば前記のような手段を採用することによって，高圧ポンプおよび加熱炉を不要にして省エネルギ化を図ると共に騒音や振動の発生の無い超臨界水の製造方法を提供することができる。また本発明によれば，副次的に水素を得ることができる，といった利点もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の説明図である。
【図２】経過時間と，反応容器内の温度および圧力との関係を示すグラフである。
【図３】第２実施例の説明図である。
【図４】第３実施例の説明図である。
【符号の説明】
１………反応容器
１１ ……反応容器

Claims (2)

  1. 水と接触して水素を生成しつつ熱を発生する化学反応を行う物質と水とを，その水の量を，前記物質との前記化学反応に必要な量を上回る量に設定して反応容器内に投入し，次いで前記反応容器を密閉して，その反応容器内に，温度が３７４℃以上で，圧力が２２ＭＰａ以上の雰囲気を現出させることを特徴とする超臨界水の製造方法。
  2. 前記物質は，Ｍｇ，Ａｌ，ＭｇＨ２ ，Ｍｇ（ＢＨ４ ）２ ，Ｍｇ（ＡｌＨ４ ）２ ，ＮａＡｌＨ４ ，ＮａＢＨ４ ，ＬｉＨ，ＬｉＡｌＨ４ ，ＬｉＢＨ４ およびＮａＨから選択される少なくとも一種である，請求項１記載の超臨界水の製造方法。
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