JP2007002119A

JP2007002119A - 二酸化炭素−ｄｍｅ混合ガスの製造方法

Info

Publication number: JP2007002119A
Application number: JP2005184607A
Authority: JP
Inventors: Shinobu Haiyama; 忍灰山; Toshifumi Hatanaka; 利文畑中
Original assignee: NKK Co Ltd
Current assignee: NKK Co Ltd
Priority date: 2005-06-24
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2007-01-11

Abstract

【課題】二酸化炭素−ＤＭＥ混合ガスの連続式製造方法の提供。
【解決手段】超臨界状態の二酸化炭素に液化ジメチルエーテルを混合する二酸化炭素−ジメチルエーテル混合ガスの製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、二酸化炭素―ジメチルエーテル混合ガスの製造方法、特に同混合ガスの連続式製造方法に係る。

本出願人等は、特願２００４−１６７２１０号（出願日平成１６年６月４日）および特願２００５−５５９５７号（出願日平成１７年３月１日、優先日平成１６年６月４日他１件）それぞれにおいて、二酸化炭素―ジメチルエーテル混合ガスからなる新規な冷媒に係る発明を記載した。二酸化炭素―ジメチルエーテル混合ガスは、オゾン層破壊の危険性がなく、地球温暖化に及ぼす悪影響が小さく、且つ不燃ないし難燃性の優れた性能を有する安全で毒性のない冷媒である。

二酸化炭素とジメチルエーテル（ＤＭＥ）との混合ガスの製法はこれまでバッチ式で行われており、先ず規定量の液化ＤＭＥを混合タンクに注入し、次いで同じく規定量の液化二酸化炭素を注入し、その後ＤＭＥに二酸化炭素が溶解しやすくなるように時間をかけて同混合タンクを攪拌、振動し、充分に混合した後必要に応じて混合タンクからボンベに小分け充填されていた。その際、それぞれのガス成分の充填重量は混合タンク注入前に測りにより確認し、正しく溶解したかをガスクロマトグラフィーにより確認していた。しかし、ＤＭＥに溶解した二酸化炭素は気化しやすいため、小分け充填を続けると、少しずつ混合液化ガス中の二酸化炭素濃度が薄くなり、混合液化ガスの全量を所定比率を保持したまま小分け充填することはできない。また、このようなバッチ式では生産性が悪く、さらに溶解させるための攪拌装置、振動装置が必要となるなど、設備が大げさになるという問題も惹起されていた。

そこで、本発明は、従来のバッチ式とは異なり、連続式の混合方法を提供すべく、超臨界状態の二酸化炭素に液化ＤＭＥを混合する新規な二酸化炭素−ＤＭＥ混合ガスの製造方法を開発した。

超臨界の二酸化炭素とは、臨界点以上の圧力をかけても凝縮し得ない超臨界流体となっている二酸化炭素をいう。なお、二酸化炭素の臨界点は、温度３１．２℃、圧力７．４ＭＰａである。

この超臨界状態にある二酸化炭素に液化ＤＭＥを混合すれば、驚くべきことに、両者は一瞬にして混合してしまうことが本発明において判明した。このため、二酸化炭素とＤＭＥの連続混合が可能となり、生産性が格段に向上するとともに、従前のバッチ式に伴う不都合を改善することができた。

超臨界の二酸化炭素とするための一つの方法は、液化二酸化炭素を臨界点以上の雰囲気にすることである。そのために、液化二酸化炭素を温度３５〜６０℃、圧力６．０〜１５．０ＭＰａに設定した恒温槽に供給する。本発明の二つの混合ガス成分はいずれも液化状態から該恒温槽に供給されるので、液化状態下での各混合ガス成分の定量が容易であり、所定の混合比を任意に設定することが可能である。

本発明において、超臨界の二酸化炭素とＤＭＥとの混合は、混合タンク内で行ってもよいが、混合タンクの前に設置した混合器で行うこともできる。混合器としては、通常の動力を利用する機械的な混合器や、流通経路で乱流を誘起させて混合する混合器、例えばスタテックミキサーを使用することができる。

また、二酸化炭素及びＤＭＥを、それぞれ混合前に予熱器に通して予熱してもよい。特に、超臨界状態の二酸化炭素とＤＭＥの瞬時混合を安定的に行うために、ＤＭＥ側の温度を混合直前に二酸化炭素側の温度（臨界温度以上に設定してある恒温槽の温度）に予熱しておくのが好ましい。

本発明で使用するＤＭＥは、例えば、石炭ガス化ガス、ＬＮＧタンクのＢＯＧ（ＢｏｉｌｏｆＧａｓ）、天然ガス、製鉄所の副生ガス、石油残渣、廃棄物及びバイオガスを原料として、水素と一酸化炭素から直接ジメチルエーテルを合成するか、水素と一酸化炭素から間接的にメタノール合成を経由して得られる。

本発明で使用する二酸化炭素は、例えば、アンモニア合成ガスや重油脱硫用水素製造プラントなどから発生する副生ガスを原料として圧縮・液化・精製して得られる。

本発明におけるＤＭＥと二酸化炭素の混合割合は、混合ガスが用いられる用途等に応じて適宜定められる。

本発明の製造方法を用いて得られるＤＭＥと二酸化炭素の混合ガスは、前述の通り各種冷媒として使用することができるが、ポリマーの発泡用ガスその他の用途にも使用することができる。

また、本発明における超臨界状態の二酸化炭素には、エタン、エチレン、プロパン、プロピレン等の炭化水素および各種フロンを混合・溶解することができる。従って、本発明においては、これらの第三成分ガスを、必要に応じて適宜添加することができる。

以下、図面を参照して本発明の混合ガスの製造方法を説明する。

第１図は、本発明の混合方法を表したブロック図である。ＤＭＥタンク（１）にＤＭＥを液化状態に貯蔵し、ＣＯ_２タンク（２）に二酸化炭素を液化状態に貯蔵する。両者は、定量ポンプ（３，４）を通って所定の混合比となるように恒温槽（５）に供給される。この恒温槽は、温度３５〜６０℃、圧力６．０〜１５．０ＭＰａに調節されている。恒温槽（５）中、液化ＤＭＥおよび液化二酸化炭素はそれぞれ予熱器（６，７）によって温度調節され、スタテックミキサー（８）内で混合される。このとき、超臨界の二酸化炭素に液化ＤＭＥは瞬時に溶解するので、混合を連続的に行うことが可能であり、従前のように混合後の貯蔵タンクというものを特に必要としないが、図示したように混合タンク（９）に一時的に貯蔵することは可能である。混合後、必要に応じて、背圧調整バルブ（１０）を介して小分け充填容器（１１）に送られる。

以下、実施例により本発明を更に説明する。

（実施例）

２台の精密定量ポンプを用いて液体二酸化炭素貯蔵タンクおよび液体ＤＭＥ貯蔵タンクから、それぞれ毎分３０ｍｌと毎分７０ｍｌの流速で、４０℃、７．５ＭＰａに調整した恒温槽に供給し、恒温槽内において液体二酸化炭素を超臨界二酸化炭素に相転換した後スタテックミキサーで連続的に混合した。７．０ＭＰａに調整した背圧調整バルブを経由して流出してくる混合ガス中のＣＯ_２とＤＭＥのモル割合をガスクロマトグラフィーで定量したところ、０．６１：１．０６となり、貯蔵タンクからの液体供給割合に一致した。本実施例で示す通り、本発明の方法を用いると、従来のバッチ式とは異なり、混合時に二酸化炭素が気化するという問題が生じることなく、所定の混合比を維持したまま長時間小分け充填を続けることができる。

２台の精密定量ポンプを用いて液体二酸化炭素貯蔵タンクおよび液体ＤＭＥ貯蔵タンクから、それぞれ毎分８０ｍｌと毎分２０ｍｌの流速で、４０℃、７．５ＭＰａに調整した恒温槽に供給し、恒温槽内において液体二酸化炭素を超臨界二酸化炭素に相転換した後スタテックミキサーで連続的に混合した。７．０ＭＰａに調整した背圧調整バルブを経由して流出してくる混合ガス中のＣＯ_２とＤＭＥのモル割合をガスクロマトグラフィーで定量したところ、１．６３：０．３０となり、貯蔵タンクからの液体供給割合に一致した。実施例１と同様に、本実施例においても混合時に二酸化炭素が気化するという問題が生じず、所定の混合比を維持したまま長時間小分け充填を続けることができる。

本発明の二酸化炭素−ＤＭＥ混合ガスの製造方法の概略図

符号の説明

１ＤＭＥタンク
２ＣＯ_２タンク
３、４定量ポンプ
５恒温槽
６、７予熱器
８スタティックミキサー
９混合タンク
１０背圧調製バルブ
１１小分け充填容器

Claims

超臨界状態の二酸化炭素に液化ジメチルエーテルを混合する二酸化炭素−ジメチルエーテル混合ガスの製造方法。
超臨界状態の二酸化炭素が臨界温度３１．２℃以上、臨界圧力７．４ＭＰａ以上の状態にある請求項１に記載の方法。
所定混合比率の液化二酸化炭素と液化ジメチルエーテルとを供給し、混合直前に液化二酸化炭素を超臨界状態に相転換する請求項１又は２に記載の方法。
所定混合比率の液化二酸化炭素と液化ジメチルエーテルとを恒温槽に供給し、該恒温槽の温度を３５〜６０℃、圧力を６．０〜１５．０ＭＰａに設定して両者を混合する請求項３に記載の方法。