JP2012201610A - Method for producing alcohol and apparatus therefor - Google Patents

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Yukihiko Matsumura
幸彦 松村
Takuya Yoshida
拓也 吉田
Sukemasa Nakayama
祐正 中山
Naomichi Nishio
尚道 西尾
Yutaka Nakashimada
豊 中島田
Tomoaki Minowa
智朗 美濃輪
So Fujimura
壮 藤村
Sukeyuki Matsuda
祐之 松田
Yohei Ichihara
洋平 一原
Kazuhisa Fuji
和久 藤
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Hiroshima University NUC
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and stably obtain a synthesis gas having a H/CO molar ratio suitable for the synthesis of methanol even when types or properties of a raw material are changed.SOLUTION: This method for producing alcohol includes steps of: obtaining a first gas containing Hand CO by pyrolytic gasification of a solid raw material such as biomass; obtaining a second gas containing Hand CO by steam gasification of a solid raw material also such as biomass; mixing the first gas and the second gas in proportions in accordance with the respective H/CO molar ratios to obtain a synthesis gas having a desired H/CO molar ratio; and synthesizing methanol as alcohol from the synthesis gas.

Description

本発明は、バイオマス、廃プラスチック等を原料とするアルコール製造方法及びその装置に関する。   The present invention relates to an alcohol production method using biomass, waste plastics, and the like as raw materials and an apparatus therefor.

バイオマスをガス化してメタノールを得るプロセスについては広く研究されている。例えば特許文献1には、バイオマスを熱分解してガス化するガス化炉に、酸素又は酸素と水蒸気との混合物からなる燃焼酸化剤を投入して、バイオマスの部分酸化反応を促進する(Hの生成を促進する)ことにより、生成ガスのH/COモル比(COに対するHのモル比率)を2に近づけることが記載されている。COとHとからなる合成ガスからメタノールを合成するために、当該モル比を化学量論比に近づけるというものである。 The process of gasifying biomass to obtain methanol has been extensively studied. For example, in Patent Document 1, a combustion oxidant made of oxygen or a mixture of oxygen and water vapor is introduced into a gasification furnace that thermally decomposes and gasifies biomass to promote a partial oxidation reaction of biomass (H 2 It is described that the H 2 / CO molar ratio of the product gas (molar ratio of H 2 to CO) approaches 2 by promoting the production of In order to synthesize methanol from a synthesis gas composed of CO and H 2 , the molar ratio is brought close to the stoichiometric ratio.

また、同文献には、上記ガス化炉での副生成物であるメタン等の炭化水素系物質から、水蒸気改質反応によってCO及びHを生成し、これをメタノール合成の原料ガスとすることも記載されている。また、バイオマスの熱分解ガス化反応器の後段に水性ガスシフト反応器を置いて生成ガスのH/COモル比を調整することも一般に知られている。 In the same document, CO and H 2 are generated by a steam reforming reaction from a hydrocarbon-based material such as methane which is a by-product in the gasification furnace, and this is used as a raw material gas for methanol synthesis. Is also described. It is also generally known to adjust the H 2 / CO molar ratio of the product gas by placing a water gas shift reactor after the biomass pyrolysis gasification reactor.

特開2001−240878号公報JP 2001-240878 A

ガス化炉におけるバイオマスの部分酸化反応を促進する手法では、H/COモル比を所望の値に調整することは必ずしも容易ではない。 In the technique of promoting the partial oxidation reaction of biomass in the gasifier, it is not always easy to adjust the H 2 / CO molar ratio to a desired value.

すなわち、原料となるバイオマスの種類が限定され且つその品質が安定しているならば、所望のH/COモル比にするための燃焼酸化剤の最適投入量を実験で求めることはある程度可能であると考えられる。しかし、例えば、おがくずを原料とする場合でも、その水分含有量はおがくず(木材)の種類や気候によって異なってくるのが通例である。そのため、得られる生成ガスのH/COモル比は所望値からずれたものになり易い。また、バイオマスと廃プラスチックとの混合物を原料とする場合、特に、その混合比がその時々で変化する場合には、生成ガスのH/COモル比を所望値にすることは難しい。 In other words, if the type of biomass as a raw material is limited and its quality is stable, it is possible to determine to some extent the optimum amount of combustion oxidant to obtain a desired H 2 / CO molar ratio by experiment. It is believed that there is. However, for example, even when sawdust is used as a raw material, the water content usually varies depending on the type of sawdust (wood) and the climate. Therefore, the H 2 / CO molar ratio of the resulting product gas tends to deviate from the desired value. In addition, when a mixture of biomass and waste plastic is used as a raw material, particularly when the mixing ratio changes from time to time, it is difficult to set the H 2 / CO molar ratio of the product gas to a desired value.

同様の問題は、水性ガスシフト反応によってH/COモル比を調整する手法にも当てはまり、原料の種類又は性状が変われば、それに応じて水蒸気の添加量等の反応条件を変える必要があり、所望のH/COモル比を得るように反応を制御することは難しい。しかも、水性ガスシフト反応器を設置するためにコスト的に不利になり、さらに、一旦生成したCOをCOに転換することになるから、合成に必要なCOが減少してしまうという問題を生ずる。 The same problem applies to the method of adjusting the H 2 / CO molar ratio by the water gas shift reaction. If the type or properties of the raw material changes, it is necessary to change the reaction conditions such as the addition amount of water vapor accordingly. It is difficult to control the reaction to obtain a H 2 / CO molar ratio of In addition, the installation of the water gas shift reactor is disadvantageous in terms of cost, and furthermore, once generated CO is converted to CO 2 , there arises a problem that CO required for synthesis is reduced.

そこで、本発明は、原料の種類又は性状が変化する場合でも、アルコール合成に適したH/COモル比の合成ガスを簡単に且つ安定的に得ることを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to easily and stably obtain a synthesis gas having a H 2 / CO molar ratio suitable for alcohol synthesis even when the type or properties of the raw material changes.

本発明は、上記課題を解決するために、従来の化学反応を利用してH/COモル比を調整するという考え方から発想を変えて、H/COモル比が異なる2種類のガスを生成し、その両ガスを各々のH/COモル比に応じた割合で混合する手法を提供するものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention changes the idea from the concept of adjusting the H 2 / CO molar ratio using a conventional chemical reaction, and uses two types of gases having different H 2 / CO molar ratios. And a method of mixing the two gases at a ratio corresponding to each H 2 / CO molar ratio.

すなわち、ここに開示するアルコール製造方法は、炭素元素及び水素元素を分子内に含む固体状の第1原料の熱分解ガス化処理によって、H及びCOを含有する第1ガスを得る工程と、
炭素元素及び水素元素を分子内に含む、上記第1原料と同一の又は異なる固体状の第2原料の水蒸気ガス化処理によって、H及びCOを含有する第2ガスを得る工程と、
上記第1ガスと上記第2ガスとを、各々のH/COモル比に応じた割合で混合してアルコール製造用の合成ガスを得る工程と、
上記合成ガスからアルコールを合成する工程とを備えていることを特徴とする。
That is, the alcohol production method disclosed herein includes a step of obtaining a first gas containing H 2 and CO by pyrolysis gasification of a solid first raw material containing carbon element and hydrogen element in the molecule;
A step of obtaining a second gas containing H 2 and CO by steam gasification of a second raw material that is the same as or different from the first raw material and contains carbon element and hydrogen element in the molecule;
Mixing the first gas and the second gas at a ratio corresponding to each H 2 / CO molar ratio to obtain a synthesis gas for alcohol production;
And a step of synthesizing alcohol from the synthesis gas.

また、ここに開示するアルコール製造装置は、H及びCOを含有する第1ガスを得るための、炭素元素及び水素元素を分子内に含む固体状の第1原料を熱分解ガス化処理する第1反応器と、
及びCOを含有する第2ガスを得るための、炭素元素及び水素元素を分子内に含む、上記第1原料と同一の又は異なる固体状の第2原料を水蒸気ガス化処理する第2反応器と、
アルコール合成用の第3反応器と、
上記第1ガスと上記第2ガスとを各々のH/COモル比に応じた割合でアルコール合成用の合成ガスとなるように混合して、上記第3反応器に供給する合成ガス供給手段とを備えていることを特徴とする。
In addition, the alcohol production apparatus disclosed herein performs the pyrolysis gasification treatment on the solid first raw material containing carbon element and hydrogen element in the molecule for obtaining the first gas containing H 2 and CO. One reactor,
A second reaction for obtaining a second gas containing H 2 and CO by steam gasification of a second raw material which is the same as or different from the first raw material and contains carbon element and hydrogen element in the molecule And
A third reactor for alcohol synthesis;
Synthetic gas supply means for mixing the first gas and the second gas so as to become a synthesis gas for alcohol synthesis at a ratio corresponding to each H 2 / CO molar ratio and supplying the mixed gas to the third reactor It is characterized by having.

上記第1原料及び第2原料としては、おがくず、間伐材等の木質系バイオマス、その他のバイオマス(紙、家畜糞、食品廃棄物、下水汚泥、生ゴミ、 稲わら、麦わら、籾殻、資源作物、飼料作物等)、廃プラスチック、その他の有機系廃棄物など、炭素元素及び水素元素を分子内に含む固体状のものであれば、採用することができ、異種材料を混合して用いることもできる。第1原料と第2原料とは、同じものであっても、異なるものであってもよい。   The first and second raw materials include woody biomass such as sawdust, thinned wood, and other biomass (paper, livestock dung, food waste, sewage sludge, raw garbage, rice straw, straw, rice husk, resource crops, Forage crops, waste plastics, and other organic wastes can be used as long as they are solid materials containing carbon and hydrogen elements in their molecules, and different materials can be used in combination. . The first raw material and the second raw material may be the same or different.

上記第1原料の熱分解ガス化処理では、原則として水蒸気を添加することなく加熱処理し、これにより、H/COモル比が2よりも小さい、さらには、H/COモル比が1以下の第1ガスを得ることができる。熱分解ガス化反応の一般式は次のとおりに表すことができ、無酸素雰囲気で熱分解ガス化するようにしてもよい。
+aO → bCO+cCO+dH+C ……(1)
In the pyrolysis gasification treatment of the first raw material, in principle, heat treatment is performed without adding water vapor, whereby the H 2 / CO molar ratio is smaller than 2, and further, the H 2 / CO molar ratio is 1 The following first gas can be obtained. The general formula of the pyrolysis gasification reaction can be expressed as follows, and may be pyrolyzed and gasified in an oxygen-free atmosphere.
C n H m O p + aO 2 → bCO + cCO 2 + dH 2 + C x H y ...... (1)

バイオマスの場合、これを簡単のためにCHOと表すと、その熱分解ガス化反応は次のように表すことができる。
CHO → CO+H ……(2)
In the case of biomass, if this is expressed as CH 2 O for simplicity, the pyrolysis gasification reaction can be expressed as follows.
CH 2 O → CO + H 2 (2)

但し、第1原料の種類や該第1原料自体の水分含有量に応じて生成するCOとHのモル比は異なるが、水蒸気を添加しないこと、並びにC等の副生成物を生ずることから、第1ガスのH/COモル比は2よりも小さくなり、さらには、1以下になる。 However, although the molar ratio of CO and H 2 produced differs depending on the type of the first raw material and the water content of the first raw material itself, it does not add water vapor, and by-products such as C x H y As a result, the H 2 / CO molar ratio of the first gas is less than 2 and further 1 or less.

上記第2原料の水蒸気ガス化処理では、水蒸気を添加してガス化することから、H/COモル比が2よりも大きい、さらには4以上の第2ガスを得ることができる。水蒸気ガス化反応は、バイオマスの場合の次の(3)式ように表すことができ、廃プラスチックの場合は(4)式のように表すことができる。この場合も、得られる第2ガスのH/COモル比は、第2原料の種類や該第1原料自体の水分含有量に応じて異なる。
CHO+HO → CO+H ……(3)
2n+1+nHO → nCO+(2n+1)H ……(4)
In the steam gasification treatment of the second raw material, gasification is performed by adding steam, so that a second gas having an H 2 / CO molar ratio larger than 2 and further 4 or more can be obtained. The steam gasification reaction can be represented by the following equation (3) in the case of biomass, and can be represented by the equation (4) in the case of waste plastic. Also in this case, the H 2 / CO molar ratio of the obtained second gas varies depending on the type of the second raw material and the water content of the first raw material itself.
CH 2 O + H 2 O → CO 2 + H 2 (3)
C n H 2n + 1 + nH 2 O → nCO + (2n + 1) H 2 (4)

上記第1ガスと上記第2ガスとは、製造すべきアルコールの合成に適したH/COモル比となるように、両ガス各々のH/COモル比に応じた割合で混合する。バッチ式の場合は、得られた第1ガス及び第2ガス各々のH/COモル比を分析によって求め、両ガスを混合して合成ガスを得ることになる。連続式の場合は、第1ガス及び第2ガスをアルコール合成用の反応器に供給する供給管の途中にガスのH/COモル比を分析するガス分析装置を設ければよい。すなわち、分析で得られる両ガス各々のH/COモル比に応じて、アルコールの合成に適したH/COモル比となるように、両ガス各々の供給量をフィードバック制御すればよい。 The first gas and the second gas are mixed at a ratio corresponding to the H 2 / CO molar ratio of each of the two gases so that the H 2 / CO molar ratio is suitable for the synthesis of the alcohol to be produced. In the case of the batch type, the H 2 / CO molar ratio of each of the obtained first gas and second gas is obtained by analysis, and both gases are mixed to obtain a synthesis gas. In the case of the continuous type, a gas analyzer for analyzing the H 2 / CO molar ratio of the gas may be provided in the middle of the supply pipe for supplying the first gas and the second gas to the alcohol synthesis reactor. That is, in accordance with H 2 / CO mole ratio of two gases each obtained by analysis, so that the H 2 / CO molar ratio suitable for the synthesis of alcohol, may be feedback controlled supply of both gas respectively.

上記アルコールとしてメタノールを合成する場合は、上記第1ガスと上記第2ガスとを、例えば、H/COモル比が1.3以上3.5以下の合成ガスが得られるように混合すればよい。 When synthesizing methanol as the alcohol, the first gas and the second gas may be mixed so that, for example, a synthesis gas having a H 2 / CO molar ratio of 1.3 to 3.5 can be obtained. Good.

従って、本発明によれば、第1原料の熱分解ガス化処理によって得られるH及びCOを含有する第1ガスと、第2原料の水蒸気ガス化処理によって得られるH及びCOを含有する第2ガスとを、各々のH/COモル比に応じた割合で混合してアルコールの製造に供するようにしたから、熱分解ガス化反応や水性ガスシフト反応を制御する場合とは違って、アルコールの合成に適したH/COモル比の合成ガスを簡単に且つ安定的に得ることができ、コスト及びエネルギー効率の面で有利になるという格別な効果が得られる。 Therefore, according to the present invention contains a first gas containing H 2 and CO obtained by pyrolysis gasification process of the first source, H 2 and CO obtained by steam gasification process of the second material Unlike the case where the pyrolysis gasification reaction or water gas shift reaction is controlled, the second gas is mixed at a ratio corresponding to each H 2 / CO molar ratio and used for the production of alcohol. A synthesis gas having a H 2 / CO molar ratio suitable for the synthesis of alcohol can be obtained easily and stably, and a special effect of being advantageous in terms of cost and energy efficiency can be obtained.

本発明を応用したポリプロペン製造システムを示す図である。It is a figure which shows the polypropene manufacturing system to which this invention is applied. 熱分解ガス化処理及び水蒸気ガス化処理各々による生成ガスの濃度を示すグラフ図である。It is a graph which shows the density | concentration of the product gas by each pyrolysis gasification process and water vapor | steam gasification process. メタノール合成における温度及び圧力の経時変化を示すグラフ図である。It is a graph which shows the time-dependent change of the temperature and pressure in methanol synthesis. メタノール合成反応前後の成分ガス量を示すグラフ図である。It is a graph which shows the amount of component gas before and behind methanol synthesis reaction.

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The following description of the preferred embodiments is merely exemplary in nature and is not intended to limit the invention, its application, or its use.

図1は各々バイオマス、廃プラスチック等の炭素元素及び水素元素を分子内に含む常温常圧で固体状の第1原料及び第2原料からアルコールとしてのメタノールを合成し、さらにポリプロペンを製造するシステムの全体構成を示す。このシステムに本発明に係るアルコール製造方法及びその装置が利用されている。同図において、1はH及びCOを含有する第1ガスを得るための、第1原料を熱分解ガス化処理する第1反応器、2はH及びCOを含有する第2ガスを得るための、第2原料を水蒸気ガス化処理する第2反応器、3は上記第1ガスと上記第2ガスとが混合して供給されるメタノール合成用の第3反応器、4はメタノールからプロペンを生成する第4反応器である。 FIG. 1 shows a system for synthesizing methanol as alcohol from a solid first raw material and a second raw material at normal temperature and pressure, each containing carbon and hydrogen elements such as biomass and waste plastic in the molecule, and further producing polypropene. The overall configuration is shown. The alcohol production method and apparatus according to the present invention are used in this system. In the figure, 1 is for obtaining a first gas containing H 2 and CO, the first reactor a first material handling pyrolysis gasification, 2 obtain a second gas containing H 2 and CO Therefore, a second reactor for steam gasification of the second raw material, 3 is a third reactor for methanol synthesis supplied by mixing the first gas and the second gas, 4 is methanol to propene It is the 4th reactor which produces | generates.

第1及び第2の各反応器1,2にはヒータ11及び温度センサ12が設けられている。各反応器1,2で生成した第1ガス及び第2ガス各々は、ガス精製装置13、熱交換器14及び昇圧器22を通して第1及び第2の各中間タンク15,16に貯留され、この中間タンク15,16から各々のH/COモル比に応じた割合で混合して第3反応器3に供給される。 Each of the first and second reactors 1 and 2 is provided with a heater 11 and a temperature sensor 12. The first gas and the second gas generated in the reactors 1 and 2 are respectively stored in the first and second intermediate tanks 15 and 16 through the gas purifier 13, the heat exchanger 14 and the booster 22. The intermediate tanks 15 and 16 are mixed at a ratio corresponding to the H 2 / CO molar ratio and supplied to the third reactor 3.

第1反応器1では、ヒータ11及び第1原料の一部の燃焼によって400℃〜1000℃の反応温度場を形成し、水蒸気を添加することなく、該第1原料の熱分解ガス化を進める。これにより、H/CO<2(モル比)の、さらにはH/CO≦1(モル比)の第1ガスを得ることができる。 In the first reactor 1, a reaction temperature field of 400 ° C. to 1000 ° C. is formed by the combustion of the heater 11 and a part of the first raw material, and the pyrolysis gasification of the first raw material is advanced without adding water vapor. . Thus, H 2 / CO of <2 (molar ratio), it is possible to obtain the first gas H 2 / CO ≦ 1 (molar ratio).

第2反応器2では、ヒータ11及び第2原料の一部の燃焼によって700℃〜1100℃の反応温度場を形成し、該第2原料の水蒸気ガス化を進める。第2反応器2には、水蒸気添加のために、水源17がポンプ18を介して接続されている。水蒸気の添加により、第2反応器2では、H/CO>2(モル比)の、さらにはH/CO≧4(モル比)の第2ガスを得ることができる。必要に応じて、副生成物であるタールの分解に有効なドロマイト、その他の触媒を第2反応器2に添加する。例えば、酸化ニッケルを活性アルミナに担持したNi触媒を用いることもできる。 In the second reactor 2, a reaction temperature field of 700 ° C. to 1100 ° C. is formed by the combustion of the heater 11 and a part of the second raw material, and the steaming of the second raw material proceeds. A water source 17 is connected to the second reactor 2 via a pump 18 for the addition of water vapor. By the addition of water vapor, the second reactor 2 can obtain a second gas with H 2 / CO> 2 (molar ratio) and further with H 2 / CO ≧ 4 (molar ratio). If necessary, dolomite effective for decomposition of tar as a by-product and other catalysts are added to the second reactor 2. For example, a Ni catalyst in which nickel oxide is supported on activated alumina can be used.

ガス精製装置13では、生成ガス(第1ガス,第2ガス)中の灰分、未分解分、水溶性成分、余剰水分、触媒被毒物等を除去する。熱交換器14では、生成ガス中の冷却及び水蒸気を除去する。当該熱交換で得られる熱は第2反応器2に添加する水蒸気の発生に利用することができる。熱交換器14を経た生成ガス(第1ガス,第2ガス)はそれぞれ昇圧器22にて昇圧して第1及び第2の各中間タンク15,16に貯留する。この昇圧によって後述のメタノール合成に必要な圧力を得る。   The gas purifier 13 removes ash, undecomposed components, water-soluble components, surplus moisture, catalyst poisons, etc. in the product gas (first gas, second gas). In the heat exchanger 14, cooling and water vapor in the product gas are removed. The heat obtained by the heat exchange can be used for generation of water vapor added to the second reactor 2. The generated gases (first gas and second gas) that have passed through the heat exchanger 14 are respectively boosted by the booster 22 and stored in the first and second intermediate tanks 15 and 16. The pressure required for the methanol synthesis described later is obtained by this pressure increase.

第1及び第2の各中間タンク15,16から第3反応器3に向かって各々生成ガスの供給管が延び、該両供給管は1本の合流管になって第3反応器3に接続されている。各供給管には流量制御弁21が設けられ、合流管には開閉弁23が設けられている。そうして、中間タンク15,16、又は流量制御弁21よりも上流側の供給管に各生成ガスのH/COモル比を分析するガス分析装置24が設けられ、開閉弁23よりも下流側の合流管に供給ガスのH/COモル比を分析するガス分析装置25が設けられている。 The supply gas supply pipes extend from the first and second intermediate tanks 15 and 16 toward the third reactor 3, respectively, and both supply pipes are connected to the third reactor 3 as a single merge pipe. Has been. Each supply pipe is provided with a flow control valve 21, and the junction pipe is provided with an opening / closing valve 23. Thus, a gas analyzer 24 for analyzing the H 2 / CO molar ratio of each product gas is provided in the supply pipes upstream of the intermediate tanks 15 and 16 or the flow control valve 21, and downstream of the on-off valve 23. A gas analyzer 25 for analyzing the H 2 / CO molar ratio of the supply gas is provided in the side junction pipe.

上記供給管、合流管、流量制御弁21及びガス分析装置24は、上記第1ガス及び第2ガスからメタノールを合成するための合成ガス供給手段を構成している。すなわち、第1及び第2の反応器1,2各々で得られるガスのH/COモル比は第1原料及び第2原料の種類や性状によってそのときどきで変化する。一方、メタノールの合成に適した合成ガスは、理論的にはH/COモル比=2である。そこで、第1ガス及び第2ガス各々のH/COモル比をガス分析装置24によって分析し、この分析値に基いて流量制御弁21をフィードバック制御することにより、第1ガスと第2ガスとをそれらのH/COモル比に応じた割合で混合して、例えば、H/COモル比=1.3〜3.5を目標値とする合成ガスを得るようにしている。 The supply pipe, junction pipe, flow rate control valve 21 and gas analyzer 24 constitute a synthesis gas supply means for synthesizing methanol from the first gas and the second gas. That is, the H 2 / CO molar ratio of the gas obtained in each of the first and second reactors 1 and 2 varies from time to time depending on the types and properties of the first raw material and the second raw material. On the other hand, the synthesis gas suitable for the synthesis of methanol is theoretically H 2 / CO molar ratio = 2. Therefore, the H 2 / CO molar ratio of each of the first gas and the second gas is analyzed by the gas analyzer 24, and the flow rate control valve 21 is feedback-controlled based on the analysis value, thereby the first gas and the second gas. Are mixed at a ratio corresponding to their H 2 / CO molar ratio, for example, a synthesis gas having a target value of H 2 / CO molar ratio = 1.3 to 3.5 is obtained.

開閉弁23の下流側のガス分析装置25は、合成ガスのH/COモル比に基いて流量制御弁21の開度を目標H/COモル比が得られるようにフィードバック補正するためのものである。 The gas analyzer 25 on the downstream side of the on-off valve 23 is used for feedback correction of the opening degree of the flow control valve 21 based on the H 2 / CO molar ratio of the synthesis gas so that the target H 2 / CO molar ratio is obtained. Is.

アルコール合成用の第3反応器3にはメタノール合成用触媒が充填され、さらに、ヒータ26及び温度センサ27が設けられている。ヒータ26によって180℃〜300℃の反応温度場が形成され、3MPa〜8MPaの圧力下で合成ガスからメタノールを合成する。触媒としては、Cu触媒(例えば2成分系のCuO−ZnO触媒)を用いることができる。   The third reactor 3 for alcohol synthesis is filled with a catalyst for methanol synthesis, and further provided with a heater 26 and a temperature sensor 27. A reaction temperature field of 180 ° C. to 300 ° C. is formed by the heater 26, and methanol is synthesized from the synthesis gas under a pressure of 3 MPa to 8 MPa. As the catalyst, a Cu catalyst (for example, a two-component CuO—ZnO catalyst) can be used.

第3反応器3からプロペン合成用の第4反応器4に至る経路には、熱交換器28、開閉弁29、蒸留装置31及び中間タンク32が設けられている。すなわち、第3反応器3で合成されたメタノールは、熱交換器28で冷却され、蒸留装置31で排ガスから分離されて中間タンク32に送られる。そして、中間タンク32から第4反応器4に供給される。   In the path from the third reactor 3 to the fourth reactor 4 for propene synthesis, a heat exchanger 28, an on-off valve 29, a distillation apparatus 31, and an intermediate tank 32 are provided. That is, the methanol synthesized in the third reactor 3 is cooled by the heat exchanger 28, separated from the exhaust gas by the distillation device 31, and sent to the intermediate tank 32. Then, it is supplied from the intermediate tank 32 to the fourth reactor 4.

第4反応器4にはゼオライト触媒(例えば、ZSM−5触媒)が充填され、さらに、ヒータ33及び温度センサ34が設けられている。ヒータ33によって450℃〜500℃の反応温度場が形成され、常圧下で、メタノールからプロペンを合成する。得られたプロペンは精製され、重合装置35においてチーグラ・ナッタ触媒の存在下で重合させてポリプロペンを得る。   The fourth reactor 4 is filled with a zeolite catalyst (for example, ZSM-5 catalyst), and further, a heater 33 and a temperature sensor 34 are provided. A reaction temperature field of 450 ° C. to 500 ° C. is formed by the heater 33, and propene is synthesized from methanol under normal pressure. The obtained propene is purified and polymerized in the presence of Ziegler-Natta catalyst in the polymerization apparatus 35 to obtain polypropene.

<実施例>
第1原料及び第2原料としておがくずを使用し、第1反応器1及び第2反応器2で得られるガスの組成を実験的に調べた。すなわち、おがくず4.0gを600℃、700℃及び800℃の各温度で熱分解ガス化処理し(水蒸気及びドロマイトの添加なし,触媒なし)、得られた第1ガスの組成を調べた。また、おがくず0.5gを800℃の温度で水蒸気ガス化処理し(水蒸気添加量;0.1g/min,ドロマイト添加量24.2g,触媒なし)、得られた第2ガスの組成を調べた。実験条件を表1に示し、結果を図2に示す。
<Example>
Sawdust was used as the first raw material and the second raw material, and the composition of the gas obtained in the first reactor 1 and the second reactor 2 was examined experimentally. That is, 4.0 g of sawdust was pyrolyzed and gasified at temperatures of 600 ° C., 700 ° C. and 800 ° C. (no addition of steam and dolomite, no catalyst), and the composition of the obtained first gas was examined. Further, 0.5 g of sawdust was gasified with steam at a temperature of 800 ° C. (water vapor addition amount: 0.1 g / min, dolomite addition amount 24.2 g, no catalyst), and the composition of the obtained second gas was examined. . The experimental conditions are shown in Table 1, and the results are shown in FIG.

Figure 2012201610
Figure 2012201610

図2によれば、熱分解ガス化及び水蒸気ガス化のいずれにおいても、H及びCOの他に、CO、CH等の副生成物がみられるが、熱分解ガス化による第1ガスはH/CO≦1(モル比)となり、水蒸気ガス化による第2ガスはH/CO≧4(モル比)となっていることがわかる。 According to FIG. 2, in both pyrolysis gasification and steam gasification, by-products such as CO 2 and CH 4 are seen in addition to H 2 and CO, but the first gas by pyrolysis gasification It can be seen that H 2 / CO ≦ 1 (molar ratio), and the second gas by steam gasification is H 2 / CO ≧ 4 (molar ratio).

上記分析結果に基づいて、第1ガスと第2ガスとを混合してH/COモル比=約1.4である合成ガスを調製した。具体的には、表2に示す条件で第1ガス及び第2ガスを生成して混合することにより、合計ガス量2200cmの合成ガスを得た。この合成ガスを第3反応器3により、CuO−ZnO触媒を用い、温度220℃、圧力3MPaの条件下で反応させた。この反応における温度と圧力の変化を図3に示し、反応前後の成分ガス量を図4に示す。 Based on the above analysis results, the first gas and the second gas were mixed to prepare a synthesis gas having an H 2 / CO molar ratio of about 1.4. Specifically, the first gas and the second gas were generated and mixed under the conditions shown in Table 2 to obtain a synthesis gas having a total gas amount of 2200 cm 3 . This synthesis gas was reacted in the third reactor 3 using a CuO—ZnO catalyst under the conditions of a temperature of 220 ° C. and a pressure of 3 MPa. FIG. 3 shows changes in temperature and pressure in this reaction, and FIG. 4 shows component gas amounts before and after the reaction.

Figure 2012201610
Figure 2012201610

図3によれば、反応温度の上昇に伴って圧力が上昇し、その後に減圧していることから、メタノールの合成反応を生じていることが伺える。そして、図4によれば、反応後は反応前に比べて、H量及びCO量のみが大きく減少している。このことから、メタノール合成反応を生じていると認められる。 According to FIG. 3, the pressure increases with increasing reaction temperature, and then the pressure is reduced. Therefore, it can be seen that methanol synthesis reaction occurs. Then, according to FIG. 4, after the reaction as compared with that before the reaction, only the H 2 content and CO content is reduced significantly. From this, it is recognized that a methanol synthesis reaction occurs.

<他の実施形態>
上記実施形態は、原料から連続的にポリプロペンを得るケースであるが、バッチ式にすることもできる。すなわち、その構成は次のとおりである。図1に示す反応器1,2で生成される第1ガス及び第2ガスを貯留する第1タンク及び第2タンクを設け、各タンクには生成ガスのH/COモル比を分析するガス分析装置を設ける。そして、ガス分析装置で分析されたH/COモル比に応じた割合で両タンクのガスを混合することにより、H/COモル比=1.3〜3.5を目標値とする合成ガスを得る。この合成ガスをメタノール合成用の反応器に供給してメタノールを合成する。その他の構成は図1と同じである。
<Other embodiments>
Although the said embodiment is a case which obtains a polypropene continuously from a raw material, it can also be made into a batch type. That is, the configuration is as follows. A first tank and a second tank for storing the first gas and the second gas generated in the reactors 1 and 2 shown in FIG. 1 are provided, and each tank analyzes the H 2 / CO molar ratio of the generated gas. An analyzer is provided. By mixing the two tanks of the gas at a rate corresponding to the H 2 / CO molar ratio which is analyzed by the gas analyzer, synthesis H 2 / CO mole ratio = 1.3 to 3.5 as the target value Get gas. This synthesis gas is supplied to a reactor for methanol synthesis to synthesize methanol. Other configurations are the same as those in FIG.

1 第1反応器(第1ガス生成用)
2 第2反応器(第2ガス生成用)
3 第3反応器(メタノール合成用)
4 第4反応器(プロペン合成用)
24 ガス分析装置
1 First reactor (for first gas generation)
2 Second reactor (for second gas generation)
3 Third reactor (for methanol synthesis)
4 Fourth reactor (for propene synthesis)
24 gas analyzer

Claims (4)

炭素元素及び水素元素を分子内に含む固体状の第1原料の熱分解ガス化処理によって、H及びCOを含有する第1ガスを得る工程と、
炭素元素及び水素元素を分子内に含む、上記第1原料と同一の又は異なる固体状の第2原料の水蒸気ガス化処理によって、H及びCOを含有する第2ガスを得る工程と、
上記第1ガスと上記第2ガスとを、各々のH/COモル比に応じた割合で混合してアルコール製造用の合成ガスを得る工程と、
上記合成ガスからアルコールを合成する工程とを備えていることを特徴とするアルコール製造方法。
Obtaining a first gas containing H 2 and CO by pyrolysis gasification of a solid first raw material containing carbon element and hydrogen element in the molecule;
A step of obtaining a second gas containing H 2 and CO by steam gasification of a second raw material that is the same as or different from the first raw material and contains carbon element and hydrogen element in the molecule;
Mixing the first gas and the second gas at a ratio corresponding to each H 2 / CO molar ratio to obtain a synthesis gas for alcohol production;
A process for synthesizing alcohol from the synthesis gas.
請求項1において、
上記アルコールとしてメタノールを合成するために、上記第1ガスと上記第2ガスとを混合してH/COモル比が1.3以上3.5以下の合成ガスを得ることを特徴とするアルコール製造方法。
In claim 1,
In order to synthesize methanol as the alcohol, the first gas and the second gas are mixed to obtain a synthesis gas having a H 2 / CO molar ratio of 1.3 to 3.5. Production method.
及びCOを含有する第1ガスを得るための、炭素元素及び水素元素を分子内に含む固体状の第1原料を熱分解ガス化処理する第1反応器と、
及びCOを含有する第2ガスを得るための、炭素元素及び水素元素を分子内に含む、上記第1原料と同一の又は異なる固体状の第2原料を水蒸気ガス化処理する第2反応器と、
アルコール合成用の第3反応器と、
上記第1ガスと上記第2ガスとを各々のH/COモル比に応じた割合でアルコール合成用の合成ガスとなるように混合して、上記第3反応器に供給する合成ガス供給手段とを備えていることを特徴とするアルコール製造装置。
A first reactor for pyrolyzing and gasifying a solid first raw material containing carbon element and hydrogen element in the molecule for obtaining a first gas containing H 2 and CO;
A second reaction for obtaining a second gas containing H 2 and CO by steam gasification of a second raw material which is the same as or different from the first raw material and contains carbon element and hydrogen element in the molecule And
A third reactor for alcohol synthesis;
Synthetic gas supply means for mixing the first gas and the second gas so as to become a synthesis gas for alcohol synthesis at a ratio corresponding to each H 2 / CO molar ratio and supplying the mixed gas to the third reactor And an alcohol production apparatus.
請求項3において、
上記第1ガスと上記第2ガスとは、メタノールを合成すべく、H/COモル比が1.3以上3.5以下の合成ガスとなるように混合して上記第3反応器に供給されることを特徴とするアルコール製造装置。
In claim 3,
In order to synthesize methanol, the first gas and the second gas are mixed so as to be a synthesis gas having a H 2 / CO molar ratio of 1.3 or more and 3.5 or less and supplied to the third reactor. An alcohol production apparatus.
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