JP2015189721A

JP2015189721A - Method of producing natural gas treated product and natural gas treatment plant

Info

Publication number: JP2015189721A
Application number: JP2014069356A
Authority: JP
Inventors: 健一味村; Kenichi Mimura
Original assignee: Chiyoda Corp
Current assignee: Chiyoda Corp
Priority date: 2014-03-28
Filing date: 2014-03-28
Publication date: 2015-11-02

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of producing a natural gas treated product which enables producing a natural gas treated product with a compact installation and high energy efficiency.SOLUTION: A method of producing a natural gas treated product for production of a natural gas treated product from natural gas comprises producing oxygen and hydrogen by electrolyzing water, reacting the resultant oxygen with natural gas to form synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen and reacting the resultant synthesis gas with a reactant to obtain a natural gas treated product.

Description

本発明は、メタンを含有する天然ガスからメタノール、ＧＴＬ油やジメチルエーテル等を製造する天然ガス処理物の製造方法及び天然ガス処理プラントに関する。 The present invention relates to a method for producing a natural gas processed product for producing methanol, GTL oil, dimethyl ether and the like from natural gas containing methane, and a natural gas treatment plant.

天然ガスは、燃焼させても大気汚染の原因となる硫黄酸化物や粒子状物質が発生しないこと及び発熱量当りの炭酸ガス発生量が少ないことから、石油と比較して環境への負荷が少ない燃料であると考えられている。そのため、世界的に環境問題への対応やエネルギー資源の多様化への対策が求められる中、石油の代替燃料としての天然ガスへの注目が高まっている。 Natural gas has less impact on the environment than oil because it does not generate sulfur oxides and particulate matter that cause air pollution even when burned, and generates less carbon dioxide per calorific value. It is considered a fuel. For this reason, attention is being paid to natural gas as an alternative fuel for oil, as countermeasures for environmental problems and diversification of energy resources are required worldwide.

天然ガスを石油の代替燃料として使用するためには、液化して液化天然ガス（ＬＮＧ）にすることが望ましいが、液化のために圧縮や冷却を行うので非常に多くのエネルギーを消費するという問題があり、また、得られた液化天然ガスを低温（−１６０℃程度）で輸送・貯蔵するために特殊な船舶やタンク等の設備が必要になるという問題がある。 In order to use natural gas as an alternative fuel for petroleum, it is desirable to liquefy it into liquefied natural gas (LNG). However, since it is compressed and cooled for liquefaction, it consumes a lot of energy. In addition, there is a problem that special equipment such as a ship or a tank is required to transport and store the obtained liquefied natural gas at a low temperature (about −160 ° C.).

このような問題に対する技術として、天然ガス（メタン）を水、炭酸ガス（ＣＯ_２）や酸素と反応させて、一酸化炭素及び水素を含有する合成ガスに改質（変換）し、得られた合成ガスをフィッシャー・トロプシュ反応でＧＴＬ（gas to liquids）油にする技術が知られている（例えば特許文献１等）。また、得られた合成ガスを反応させて、メタノールにすることもできる（例えば特許文献２等）。そして、得られた合成ガスを反応させて、ジメチルエーテルを合成することもできる（例えば特許文献３等）。ＧＴＬ油、メタノールやジメチルエーテルは常温（２５℃）・常圧（大気圧）で液体であるため、上記天然ガスを液化するプロセスは不要であり、また、輸送・貯蔵が容易となる。 As a technique for solving such a problem, natural gas (methane) was reacted with water, carbon dioxide (CO ₂ ), and oxygen to be reformed (converted) into a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen. A technique for converting a synthesis gas into a GTL (gas to liquids) oil by a Fischer-Tropsch reaction is known (for example, Patent Document 1). Moreover, the obtained synthesis gas can be reacted to make methanol (for example, Patent Document 2). And dimethyl ether can also be synthesize | combined by making the obtained synthesis gas react (for example, patent document 3 etc.). Since GTL oil, methanol, and dimethyl ether are liquid at normal temperature (25 ° C.) and normal pressure (atmospheric pressure), the process for liquefying the natural gas is unnecessary, and transportation and storage are easy.

しかしながら、天然ガスの合成ガスへの改質に水蒸気や二酸化炭素を用いると、吸熱反応になるためエネルギー効率が低く、また、大規模な設備になるという問題がある。 However, when steam or carbon dioxide is used for reforming natural gas to synthesis gas, there is an endothermic reaction, resulting in low energy efficiency and a large-scale facility.

一方、特許文献４に示すように、天然ガスの合成ガスへの改質に酸素を用いると、酸素でメタンの一部を燃焼させて、生成した二酸化炭素と水を用いてメタンを改質するので、燃焼熱を使用できるためエネルギー効率がよく、また、上記水蒸気等を用いた設備と比較してコンパクトな設備にすることができる。 On the other hand, as shown in Patent Document 4, when oxygen is used for reforming natural gas into synthesis gas, a part of methane is combusted with oxygen, and the generated carbon dioxide and water are used to reform methane. Therefore, since combustion heat can be used, energy efficiency is good, and it can be made compact equipment compared with the equipment using the above-mentioned steam or the like.

特開２００９−８４３９２号公報JP 2009-84392 A 特開平５−２５３４８６号公報JP-A-5-253486 特開２０００−１６９４１１号公報JP 2000-169411 A 特開２００６−６２９２５号公報JP 2006-62925 A

しかしながら、酸素を供給する手段として空気からの深冷分離を用いると、大きな設備が必要になり、エネルギー効率も悪い。 However, if cryogenic separation from air is used as a means for supplying oxygen, a large facility is required and energy efficiency is poor.

上記課題に鑑み、本発明は、コンパクトな設備でエネルギー効率よくメタノール、ＧＴＬ油やジメチルエーテル等の天然ガス処理物を製造することができる天然ガス処理物の製造方法及び天然ガス処理プラントを提供することをその目的とする。 In view of the above problems, the present invention provides a method for producing a natural gas treatment product and a natural gas treatment plant capable of producing a natural gas treatment product such as methanol, GTL oil, and dimethyl ether in a compact facility with high energy efficiency. Is the purpose.

上記課題を解決する本発明の天然ガス処理物の製造方法は、天然ガスから天然ガス処理物を製造する天然ガス処理物の製造方法であって、水を電気分解して酸素及び水素を生成し、生成した酸素を前記天然ガスと反応させて一酸化炭素及び水素を含有する合成ガスを生成し、生成した前記合成ガスを反応させて天然ガス処理物を得ることを特徴とする。 A method for producing a natural gas processed product of the present invention that solves the above problems is a method for producing a natural gas processed product from natural gas, wherein water and water are electrolyzed to produce oxygen and hydrogen. The produced oxygen is reacted with the natural gas to produce a synthetic gas containing carbon monoxide and hydrogen, and the produced synthetic gas is reacted to obtain a natural gas processed product.

前記天然ガス処理物がメタノールであり、前記合成ガスを生成する工程で生成した合成ガスを反応させてメタノールを生成するようにしてもよい。 The natural gas processed product may be methanol, and the synthesis gas generated in the step of generating the synthesis gas may be reacted to generate methanol.

前記天然ガス処理物がＧＴＬ油であり、前記合成ガスを生成する工程で生成した合成ガスをフィッシャー・トロプシュ反応させてＧＴＬ油を生成するようにしてもよい。 The natural gas processed product may be GTL oil, and GTL oil may be generated by performing a Fischer-Tropsch reaction of the synthesis gas generated in the step of generating the synthesis gas.

前記天然ガス処理物がジメチルエーテルであり、前記合成ガスを生成する工程で生成した合成ガスを反応させてジメチルエーテルを生成するようにしてもよい。 The natural gas processed product may be dimethyl ether, and the dimethyl ether may be generated by reacting the synthesis gas generated in the step of generating the synthesis gas.

本発明の天然ガス処理プラントは、天然ガスから天然ガス処理物を製造する天然ガス処理プラントであって、水を電気分解して酸素及び水素を製造する電気分解装置と、前記天然ガスと前記電気分解装置で製造された酸素とを反応させて一酸化炭素及び水素を含有する合成ガスを製造する合成ガス製造装置と、前記合成ガス製造装置で製造された前記合成ガスを反応させて天然ガス処理物を製造する天然ガス処理物製造装置とを有することを特徴とする。 The natural gas processing plant of the present invention is a natural gas processing plant that manufactures a natural gas processed product from natural gas, an electrolyzer that electrolyzes water to produce oxygen and hydrogen, the natural gas, and the electric Natural gas treatment by reacting oxygen produced in a cracking device to produce a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen and reacting the synthesis gas produced in the synthesis gas production device And a natural gas processed product manufacturing apparatus for manufacturing products.

前記天然ガス処理物がメタノールであり、前記天然ガス処理物製造装置が、前記合成ガスを反応させてメタノールを製造するメタノール製造装置を有してもよい。 The natural gas processed product may be methanol, and the natural gas processed product manufacturing apparatus may include a methanol manufacturing apparatus that reacts the synthesis gas to manufacture methanol.

また、ソーラフューエル設備を有し、該ソーラフューエル設備は、前記電気分解装置、及び、二酸化炭素と前記電気分解装置で製造される水素とを反応させてメタノールを製造するメタノール製造装置を有してもよい。 Moreover, it has a solar fuel facility, the solar fuel facility has the electrolysis apparatus, and a methanol production apparatus for producing methanol by reacting carbon dioxide and hydrogen produced by the electrolysis apparatus. Also good.

製造されたメタノールを精製するメタノール精製装置をさらに有してもよい。 You may further have the methanol refiner | purifier which refine | purifies manufactured methanol.

また、前記天然ガス処理物がＧＴＬ油であり、前記天然ガス処理物製造装置が、前記合成ガスをフィッシャー・トロプシュ反応させて前記ＧＴＬ油を製造するフィッシャー・トロプシュ装置を有してもよい。 The natural gas processed product may be GTL oil, and the natural gas processed product manufacturing apparatus may include a Fischer-Tropsch apparatus that produces the GTL oil by causing the synthesis gas to undergo a Fischer-Tropsch reaction.

また、前記天然ガス処理物がジメチルエーテルであり、前記天然ガス処理物製造装置が、前記合成ガスを反応させてジメチルエーテルを製造するジメチルエーテル製造装置を有してもよい。 The natural gas processed product may be dimethyl ether, and the natural gas processed product manufacturing apparatus may include a dimethyl ether manufacturing apparatus that reacts the synthesis gas to manufacture dimethyl ether.

そして、前記合成ガス製造装置が、直接接触部分酸化法により前記合成ガスを製造する装置であることが好ましい。 And it is preferable that the said synthesis gas manufacturing apparatus is an apparatus which manufactures the said synthesis gas by a direct contact partial oxidation method.

合成ガス製造装置の前段で、前記天然ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離装置をさらに有してもよい。 You may further have the carbon dioxide separator which isolate | separates a carbon dioxide from the said natural gas in the front | former stage of a synthesis gas manufacturing apparatus.

前記電気分解装置で製造された水素を水素貯蔵体と反応させて水素供給体を製造する水素化設備をさらに有することが好ましい。 It is preferable to further have a hydrogenation facility for producing a hydrogen supply body by reacting hydrogen produced by the electrolysis apparatus with a hydrogen storage body.

また、海水を真水にする海水淡水化設備をさらに有し、前記電気分解装置は、前記海水淡水化設備で製造された真水を電気分解することが好ましい。 Moreover, it is preferable to further have a seawater desalination facility for converting seawater into fresh water, and the electrolyzer preferably electrolyzes fresh water produced by the seawater desalination facility.

そして、洋上プラントであることが好ましい。 And it is preferable that it is an offshore plant.

さらに、潮力、太陽光、太陽熱及び風力から選択される自然エネルギーから発電する自然エネルギー発電装置をさらに有し、前記電気分解装置は、前記自然エネルギー発電装置で発電された電力により水を電気分解することが好ましい。 Furthermore, it further has a natural energy power generation device that generates power from natural energy selected from tidal power, sunlight, solar heat, and wind power, and the electrolysis device electrolyzes water using the power generated by the natural energy power generation device. It is preferable to do.

本発明によれば、水を電気分解して得られる酸素を用いて天然ガスを合成ガスに改質するため、コンパクトな設備でエネルギー効率よく、メタノール、ＧＴＬ油やジメチルエーテル等を得ることができる。 According to the present invention, since natural gas is reformed into synthesis gas using oxygen obtained by electrolyzing water, methanol, GTL oil, dimethyl ether, and the like can be obtained in a compact facility with high energy efficiency.

本発明の天然ガス処理プラントの一例を示す概略系統図である。It is a schematic system diagram which shows an example of the natural gas processing plant of this invention. 本発明の天然ガス処理プラントの他の例を示す概略系統図である。It is a schematic system diagram which shows the other example of the natural gas processing plant of this invention. 本発明の天然ガス処理プラントの他の例を示す概略系統図である。It is a schematic system diagram which shows the other example of the natural gas processing plant of this invention. 本発明の天然ガス処理プラントの他の例を示す概略系統図である。It is a schematic system diagram which shows the other example of the natural gas processing plant of this invention. 本発明の天然ガス処理プラントの他の例を示す概略系統図である。It is a schematic system diagram which shows the other example of the natural gas processing plant of this invention.

本発明の天然ガス処理物の製造方法は、天然ガスから、メタノール、ＧＴＬ油やジメチルエーテル等の天然ガス処理物を製造するものであり、水を電気分解して酸素及び水素を生成し、生成した酸素を天然ガスと反応させて一酸化炭素及び水素を含有する合成ガスを生成し、生成した合成ガスを反応させて天然ガス処理物を得ることを特徴とする。本発明の天然ガス処理物の製造方法を適用できる本発明の天然ガス処理プラントの各種実施形態を以下に説明する。 The method for producing a natural gas processed product of the present invention is to produce a natural gas processed product such as methanol, GTL oil or dimethyl ether from natural gas, which is produced by electrolyzing water to produce oxygen and hydrogen. Oxygen is reacted with natural gas to produce a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen, and the produced synthesis gas is reacted to obtain a natural gas processed product. Various embodiments of the natural gas processing plant of the present invention to which the method for producing a natural gas processed product of the present invention can be applied will be described below.

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１にかかる天然ガス処理プラントの一例を示す概略系統図である。図１に示すように、実施形態１の天然ガス処理プラント１０は、電気を自然エネルギーから製造する発電装置１２と、海水から真水を製造する海水淡水化設備１３と、天然ガスから炭酸ガス（二酸化炭素）を分離する二酸化炭素分離装置１４と、真水を電気分解して酸素及び水素を製造すると共に、製造された水素と二酸化炭素とを反応させてメタノールを得るソーラフューエル設備１１と、天然ガスと酸素とを反応させて一酸化炭素及び水素を含有する合成ガスを製造する合成ガス製造装置１５と、合成ガス製造装置１５で製造された合成ガス（すなわち、一酸化炭素及び水素）を反応させて、メタノール（天然ガス処理物）を製造するメタノール製造装置１６と、メタノールを精製するメタノール精製装置１７を有する。また、本実施形態の天然ガス処理プラント１０は、水素を水素貯蔵体と反応させて水素供給体を製造する水素化設備１８をさらに有する。そして、本実施形態の天然ガス処理プラント１０は、海洋上に浮かべる船１の上に設置される移動可能なフローティングプラント（Floating Plant）、すなわち洋上プラントである。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic system diagram showing an example of a natural gas processing plant according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG. 1, the natural gas processing plant 10 of Embodiment 1 includes a power generation device 12 that produces electricity from natural energy, a seawater desalination facility 13 that produces fresh water from seawater, and carbon dioxide (dioxide dioxide) from natural gas. Carbon dioxide separation device 14 that separates carbon), solar fuel facility 11 that electrolyzes fresh water to produce oxygen and hydrogen, reacts the produced hydrogen with carbon dioxide to obtain methanol, and natural gas. A synthesis gas production device 15 for producing a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen by reacting with oxygen and a synthesis gas produced by the synthesis gas production device 15 (that is, carbon monoxide and hydrogen) are reacted. , A methanol production device 16 for producing methanol (natural gas processed product) and a methanol purification device 17 for purifying methanol. Moreover, the natural gas processing plant 10 of this embodiment further has the hydrogenation equipment 18 which manufactures a hydrogen supply body by making hydrogen react with a hydrogen storage body. And the natural gas processing plant 10 of this embodiment is a movable floating plant (floating plant) installed on the ship 1 which floats on the ocean, ie, an offshore plant.

発電装置１２は、ソーラフューエル設備１１で使用する電気を製造する装置であり、例えば、潮力、太陽光、太陽熱及び風力から選択される自然エネルギーから発電する自然エネルギー発電装置であることが好ましい。例えば、本実施形態のように洋上プラントである場合は、船の甲板部に風力発電のための風車を設けるようにしてもよい。また、これら自然エネルギーを組み合わせた発電装置でもよい。勿論、天然ガスを燃料としたガスタービンで発電する等、上記自然エネルギー以外による発電装置でもよく、また、自然エネルギーと自然エネルギー以外の発電とを組み合わせた発電装置でもよい。発電方法を組み合わせることにより、安定した電力をソーラフューエル設備１１に終日供給することができる。 The power generation device 12 is a device that produces electricity used in the solar fuel facility 11, and is preferably a natural energy power generation device that generates power from natural energy selected from tidal power, sunlight, solar heat, and wind power, for example. For example, when it is an offshore plant like this embodiment, you may make it provide the windmill for wind power generation in the deck part of a ship. Moreover, the electric power generating apparatus which combined these natural energy may be sufficient. Of course, it may be a power generation device other than the above-mentioned natural energy, such as power generation by a gas turbine using natural gas as fuel, or a power generation device combining natural energy and power generation other than natural energy. By combining the power generation methods, stable power can be supplied to the solar fuel facility 11 throughout the day.

海水淡水化設備１３は、海水から塩分を除去して淡水化する設備であり、ソーラフューエル設備１１で使用する真水を海水から製造する。海水淡水化設備１３としては、例えば、逆浸透膜により海水を淡水化する逆浸透膜装置が挙げられる。本実施形態は洋上プラントなので水の供給源として海水を例示したが、水の供給源は海水に限定されず、例えば河川水等の淡水や工業用水を用いてもよい。淡水や工業用水を用いる場合は海水淡水化設備１３は設けなくてもよく、淡水や工業用水を直接ソーラフューエル設備１１に供給するようにしてもよい。また、必要に応じて、純水製造装置等を使用する等、水質を調整してもよい。 The seawater desalination facility 13 is a facility that removes salt from seawater and desalinates it, and produces fresh water used in the solar fuel facility 11 from seawater. Examples of the seawater desalination facility 13 include a reverse osmosis membrane device that desalinates seawater with a reverse osmosis membrane. Since this embodiment is an offshore plant, seawater is exemplified as a water supply source. However, the water supply source is not limited to seawater, and fresh water such as river water or industrial water may be used. When fresh water or industrial water is used, the seawater desalination facility 13 may not be provided, and fresh water or industrial water may be directly supplied to the solar fuel facility 11. Moreover, you may adjust water quality as needed, such as using a pure water manufacturing apparatus.

二酸化炭素分離装置１４は、天然ガスから炭酸ガス（二酸化炭素）を分離する装置であり、例えば、膜を通して二酸化炭素を分離する膜分離装置や、吸収剤に二酸化炭素を吸収させて二酸化炭素を分離する化学吸収装置、または、これらを組み合わせた装置が挙げられる。膜分離装置が有する分離膜としては、例えば、ポリイミド膜、ポリビニルアルコール膜、酢酸セルロース膜等の有機高分子膜や、ゼオライト膜、炭素膜、セラミックス多孔質膜等の無機膜が挙げられる。膜による分離は、基本的に圧力のみを利用する低エネルギーの方法なので好ましい。また、化学吸収装置の吸収剤としては、アミン等のアルカリ溶液が挙げられる。アミン水溶液による二酸化炭素の吸収反応は例えば下記式である。下記式中Ｒは炭化水素基を表す。
Ｒ−ＮＨ_２＋ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ→Ｒ−ＮＨ_３ ^＋＋ＨＣＯ_３ ⁻ The carbon dioxide separator 14 is a device that separates carbon dioxide (carbon dioxide) from natural gas. For example, a membrane separator that separates carbon dioxide through a membrane, or an absorbent that absorbs carbon dioxide to separate carbon dioxide. Or a combination of these devices. Examples of the separation membrane possessed by the membrane separation device include organic polymer membranes such as polyimide membranes, polyvinyl alcohol membranes, and cellulose acetate membranes, and inorganic membranes such as zeolite membranes, carbon membranes, and ceramic porous membranes. Membrane separation is preferred because it is basically a low energy method that utilizes only pressure. Moreover, as an absorber of a chemical absorption apparatus, alkaline solutions, such as an amine, are mentioned. The absorption reaction of carbon dioxide by the aqueous amine solution is, for example, the following formula. In the following formula, R represents a hydrocarbon group.
R—NH ₂ + CO ₂ + H ₂ O → R—NH ₃ ⁺ + HCO ₃ ⁻

なお、天然ガスから二酸化炭素を分離する必要が無い場合、すなわち天然ガスが二酸化炭素を含有しない又はほとんど含有しない場合は、詳しくは後述するが、二酸化炭素分離装置１４は設けなくてもよい。また、硫黄化合物等、天然ガスから除去したい成分がある場合は、その除去装置を設けてもよい。 In addition, when it is not necessary to separate carbon dioxide from natural gas, that is, when the natural gas contains little or no carbon dioxide, the carbon dioxide separation device 14 does not have to be provided as described in detail later. Moreover, when there is a component such as a sulfur compound that is desired to be removed from natural gas, a removal device for the component may be provided.

ソーラフューエル（Solar Fuel）設備１１は、水を電気分解して酸素及び水素を製造すると共に、このソーラフューエル設備１１内で製造された水素と二酸化炭素とを反応させてメタノールを得る設備である。ソーラフューエル設備１１で使用される電気、水、二酸化炭素は、それぞれ発電装置１２で発電された電気、海水淡水化設備１３で製造された真水、二酸化炭素分離装置１４によって天然ガスから分離された二酸化炭素である。ソーラフューエル設備１１は、例えば、下記式（１）で表される水の電気分解を生じさせる電気分解装置と、下記式（２）で表される反応を生じさせるメタノール製造装置とを有する。このようなソーラフューエル設備１１で生じさせる反応、すなわち、電気と水と二酸化炭素を用いた反応は、人工光合成とも呼ばれる。
Ｈ_２Ｏ→Ｈ_２＋１／２Ｏ_２（１）
ＣＯ_２＋３Ｈ_２→ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ（２） The solar fuel facility 11 is an facility for producing methanol by electrolyzing water to produce oxygen and hydrogen and reacting the hydrogen produced in the solar fuel facility 11 with carbon dioxide. Electricity, water and carbon dioxide used in the solar fuel facility 11 are electricity generated by the power generation device 12, fresh water produced by the seawater desalination facility 13, and carbon dioxide separated from natural gas by the carbon dioxide separation device 14. Carbon. The solar fuel facility 11 includes, for example, an electrolysis device that causes electrolysis of water represented by the following formula (1) and a methanol production device that causes a reaction represented by the following formula (2). Such a reaction generated in the solar fuel facility 11, that is, a reaction using electricity, water, and carbon dioxide is also called artificial photosynthesis.
H ₂ O → H ₂ + 1 / 2O ₂ (1)
CO ₂ + 3H ₂ → CH ₃ OH + H ₂ O (2)

電気分解装置で酸素と同時に生成した水素を、詳しくは後述する水素化設備１８で用いることができるため、生成する化学物質（水素）を無駄なく利用することができる。また、本実施形態においては、二酸化炭素分離装置１４で生じた二酸化炭素を、ソーラフューエル設備１１でメタノールの製造に用いることができるため、生成する化学物質（二酸化炭素）を無駄なく利用することができる。 Since the hydrogen generated simultaneously with oxygen in the electrolyzer can be used in detail in the hydrogenation equipment 18 described later, the generated chemical substance (hydrogen) can be used without waste. Moreover, in this embodiment, since the carbon dioxide produced in the carbon dioxide separator 14 can be used for the production of methanol by the solar fuel facility 11, the generated chemical substance (carbon dioxide) can be used without waste. it can.

また、電気分解装置は、深冷分離によって空気から酸素を製造する装置と比較してコンパクトな装置であるため、コンパクトな天然ガス処理プラントとすることができる。したがって、電気分解装置を用いた本実施形態の天然ガス処理プラントは、洋上プラント等の設置面積や重量に制限がある天然ガス処理プラントに非常に適している。 Moreover, since the electrolysis apparatus is a compact apparatus as compared with an apparatus for producing oxygen from air by cryogenic separation, it can be a compact natural gas processing plant. Therefore, the natural gas processing plant of the present embodiment using the electrolyzer is very suitable for a natural gas processing plant having a limited installation area and weight such as an offshore plant.

なお、ソーラフューエル設備１１を構成する電気分解装置は、水を電気分解する際に、必要に応じてアルカリ等の電解質を水に添加する電解質添加手段を有していてもよい。 In addition, the electrolyzer which comprises the solar fuel equipment 11 may have the electrolyte addition means which adds electrolytes, such as an alkali, to water as needed, when electrolyzing water.

また、本実施形態では、ソーラフューエル設備１１として、上記式（１）で表される水の分解を生じさせる電気分解装置と、上記式（２）で表される反応を生じさせるメタノール製造装置とを有する構成としたが、例えば、上記式（１）及び（２）の反応を同時にまたは逐次的に生じさせる１つの装置を有する構成としてもよい。 Moreover, in this embodiment, as the solar fuel facility 11, an electrolysis device that causes the water represented by the above formula (1) to decompose, and a methanol production device that causes the reaction represented by the above formula (2) However, for example, it may be configured to have one apparatus that causes the reactions of the above formulas (1) and (2) to occur simultaneously or sequentially.

合成ガス製造装置１５は、天然ガスと酸素とを反応させて一酸化炭素及び水素を含有する合成ガスを製造する装置である。この合成ガス製造装置１５で使用される酸素は、ソーラフューエル設備１１で製造された酸素である。また、合成ガス製造装置１５で使用される天然ガスは、二酸化炭素分離装置１４で二酸化炭素が分離された天然ガスである。天然ガス（メタン）と酸素とを反応させて一酸化炭素及び水素を含有する合成ガスを製造する反応、すなわち、メタンの部分酸化反応は、下記式（３）で表される。なお、この式（３）で表される反応は、メタンと酸素から二酸化炭素及び水が生成する反応（下記式（３−１））と、生成した二酸化炭素及び水がそれぞれメタンと反応する反応（下記式（３−２−１）及び式（３−２−２））がほぼ同時に生じる反応である。
ＣＨ_４＋１／２Ｏ_２→ＣＯ＋２Ｈ_２（３）
ＣＨ_４＋２Ｏ_２→ＣＯ_２＋２Ｈ_２Ｏ（３−１）
ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ_２（３−２−１）
ＣＨ_４＋ＣＯ_２→２ＣＯ＋２Ｈ_２（３−２−２） The synthesis gas production apparatus 15 is an apparatus for producing synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen by reacting natural gas with oxygen. The oxygen used in the synthesis gas production device 15 is oxygen produced by the solar fuel facility 11. The natural gas used in the synthesis gas production apparatus 15 is natural gas from which carbon dioxide has been separated by the carbon dioxide separation apparatus 14. A reaction for producing a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen by reacting natural gas (methane) with oxygen, that is, a partial oxidation reaction of methane is represented by the following formula (3). The reaction represented by the formula (3) includes a reaction in which carbon dioxide and water are generated from methane and oxygen (the following formula (3-1)), and a reaction in which the generated carbon dioxide and water are reacted with methane. (Formulas (3-2-1) and (3-2-2) below) are reactions that occur almost simultaneously.
CH ₄ + 1 / 2O ₂ → CO + 2H ₂ (3)
CH ₄ + 2O ₂ → CO ₂ + 2H ₂ O (3-1)
CH ₄ + H ₂ O → CO + 3H ₂ (3-2-1)
CH ₄ + CO ₂ → 2CO + 2H ₂ (3-2-2)

合成ガス製造装置１５は、上述したように、二酸化炭素が分離された天然ガスと酸素とを反応させて一酸化炭素及び水素を含有する合成ガスを製造することができる装置であれば特に限定されないが、例えば、直接接触部分酸化法（Ｄ−ＣＰＯＸ：Direct-Catalytic Partial Oxidation）を行うＤ−ＣＰＯＸ装置や、オートサーマルリフォーミング法（ＡＴＲ：Auto Thermal Reforming）を行うＡＴＲ装置が挙げられる。Ｄ−ＣＰＯＸ装置としては、例えば、特許文献４等、反応塔（反応器）に触媒を充填し、充填した触媒層において天然ガス（メタン）と酸素とを反応させる装置が挙げられる。なお、オートサーマルリフォーミング法とは、天然ガスの一部を酸素または空気の添加によりバーナー燃焼させ、生成した高温の燃焼ガスを触媒層に通して改質するもの、すなわち、天然ガス（メタン）の燃焼により二酸化炭素と水を生成し、これらを触媒層中でさらにメタンと反応させて水素と一酸化炭素を生成するものである。そして、直接接触部分酸化法は、オートサーマルリフォーミング法のバーナー燃焼を触媒燃焼に変えたものと言え、天然ガスの一部を酸素の添加により触媒燃焼させ、生成した高温の燃焼ガスをさらに触媒層中で改質するものである。 As described above, the synthesis gas production apparatus 15 is not particularly limited as long as it can produce a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen by reacting natural gas from which carbon dioxide has been separated and oxygen. For example, a D-CPOX apparatus that performs direct contact partial oxidation (D-CPOX) and an ATR apparatus that performs auto thermal reforming (ATR) can be used. Examples of the D-CPOX apparatus include an apparatus in which a reaction tower (reactor) is filled with a catalyst and natural gas (methane) and oxygen are reacted in the packed catalyst layer, as in Patent Document 4, for example. The autothermal reforming method is a method in which a part of natural gas is burner-burned by adding oxygen or air, and the generated high-temperature combustion gas is reformed through a catalyst layer, that is, natural gas (methane). Carbon dioxide and water are produced by combustion of these, and these are further reacted with methane in the catalyst layer to produce hydrogen and carbon monoxide. The direct contact partial oxidation method can be said to have changed the burner combustion of the autothermal reforming method to catalytic combustion. A part of natural gas is catalytically burned by adding oxygen, and the generated high-temperature combustion gas is further catalyzed. It is intended to modify in the layer.

このようなＤ−ＣＰＯＸ装置やＡＴＲ装置等のメタンの部分酸化を行う装置、特にＤ−ＣＰＯＸ装置は、比較的コンパクトなため、設置面積を狭くすることができる。したがって、例えば、設置面積が狭いことが求められる洋上プラントに適している。また、メタンの部分酸化反応は、上述したように酸素でメタンの一部を燃焼させて、生成した二酸化炭素と水を用いてメタンを改質するため、燃焼熱を使用でき、エネルギー効率がよい。 An apparatus for performing partial oxidation of methane, such as the D-CPOX apparatus or the ATR apparatus, in particular, the D-CPOX apparatus is relatively compact, so that the installation area can be reduced. Therefore, for example, it is suitable for an offshore plant that requires a small installation area. In addition, as described above, in the partial oxidation reaction of methane, part of the methane is burned with oxygen, and the generated carbon dioxide and water are used to reform the methane, so that combustion heat can be used and energy efficiency is high. .

また、水素の用途は種々開発されているが、水の電気分解で水素を製造するときに同時に生成する酸素については通常有効に利用されていなかった。しかしながら、本発明においては、この酸素を合成ガス製造装置１５において合成ガスの製造に用いるため、生成した化学物質を無駄なく利用することができる。 Various uses of hydrogen have been developed. However, oxygen produced simultaneously with the production of hydrogen by electrolysis of water has not been effectively used. However, in the present invention, since this oxygen is used for the production of synthesis gas in the synthesis gas production apparatus 15, the generated chemical substance can be used without waste.

メタノール製造装置１６は、合成ガス（すなわち、一酸化炭素及び水素）を反応させてメタノールを製造する装置である。この合成ガスの反応は、下記式（４）で表される反応であり、例えば特許文献２に記載するように、触媒を用いて反応させることができる。
ＣＯ＋２Ｈ_２→ＣＨ_３ＯＨ（４） The methanol production apparatus 16 is an apparatus that produces methanol by reacting synthesis gas (that is, carbon monoxide and hydrogen). This synthesis gas reaction is a reaction represented by the following formula (4). For example, as described in Patent Document 2, the reaction can be performed using a catalyst.
CO + 2H ₂ → CH ₃ OH (4)

また、本実施形態においては、メタノール製造装置１６にて、上記式（４）の反応に加えて、二酸化炭素分離装置１４からソーラフューエル設備１１に供給されたがソーラフューエル設備１１では使用されなかった余剰の二酸化炭素または二酸化炭素分離装置１４で分離しきれず合成ガス製造装置１５に供給された天然ガス中に残存している二酸化炭素と、ソーラフューエル設備１１で生じた水素とを、下記式（５）で表されるように反応させて、メタノールを製造してもよい。
ＣＯ_２＋３Ｈ_２→ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ（５） Further, in the present embodiment, in addition to the reaction of the above formula (4) in the methanol production device 16, the carbon dioxide separation device 14 supplied the solar fuel facility 11, but it was not used in the solar fuel facility 11. Excess carbon dioxide or carbon dioxide that cannot be separated by the carbon dioxide separator 14 and remains in the natural gas supplied to the synthesis gas production device 15 and hydrogen generated in the solar fuel facility 11 are expressed by the following formula (5 ) To produce methanol.
CO ₂ + 3H ₂ → CH ₃ OH + H ₂ O (5)

メタノール精製装置１７は、メタノール製造装置１６で製造されたメタノールや、ソーラフューエル設備１１で製造されたメタノールを精製する装置であり、例えば、メタノールを蒸留等することにより高濃度のメタノールを得る装置である。この得られたメタノールが、本実施形態における天然ガス処理物である。勿論、メタノール製造装置１６やソーラフューエル設備１１で製造されたメタノールが精製不要な高純度なもの等であれば、メタノール精製装置１７は設けなくてもよい。 The methanol purification device 17 is a device for purifying methanol produced by the methanol production device 16 and methanol produced by the solar fuel facility 11, for example, a device for obtaining high-concentration methanol by distillation or the like of methanol. is there. This obtained methanol is the natural gas processed product in this embodiment. Of course, if the methanol produced by the methanol production apparatus 16 or the solar fuel facility 11 is of high purity that does not require purification, the methanol purification apparatus 17 may not be provided.

水素化設備１８は、水素を水素貯蔵体と反応させて（水素化反応）、水素供給体を製造する設備である。水素化設備１８で使用する水素は、ソーラフューエル設備１１で製造された水素である。水素化設備１８は、水素化反応する際に、必要に応じて特開２００７−２６９５２２号公報等に記載されるような水添触媒を反応系に添加する触媒添加手段を有していてもよい。このように水素を水素貯蔵体と反応させて水素供給体に変換することによって、気体である水素を、常温常圧で液体状態の水素供給体として固定して、水素を常温常圧の液体状態で貯蔵・輸送することができるようになる。 The hydrogenation facility 18 is a facility for producing a hydrogen supply body by reacting hydrogen with a hydrogen storage body (hydrogenation reaction). The hydrogen used in the hydrogenation facility 18 is hydrogen produced in the solar fuel facility 11. The hydrogenation equipment 18 may have a catalyst addition means for adding a hydrogenation catalyst to the reaction system as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-269522, etc., as necessary, during the hydrogenation reaction. . In this way, hydrogen is reacted with a hydrogen storage body to convert it into a hydrogen supply body, thereby fixing hydrogen, which is a gas, as a hydrogen supply body in a liquid state at normal temperature and normal pressure, and hydrogen in a liquid state at normal temperature and normal pressure. It will be possible to store and transport.

水素貯蔵体として図１においてはトルエンを例示したが、水素貯蔵体として、例えばトルエン、ベンゼン等の単環芳香族化合物や、ナフタレン等の２環以上の芳香族化合物を挙げることができる。このような芳香族化合物等の有機化合物を水素貯蔵体とした水素化反応を、有機ケミカルハイドライド法という。そして、これら水素貯蔵体に水素を反応させて得られる水素供給体は、図１においてはメチルシクロヘキサンを例示したが、水素供給体として、例えばメチルシクロヘキサン、シクロヘキサン等の水素化芳香族化合物が挙げられる。有機ケミカルハイドライド法の他、合金、ホウ素化物、金属アミド金属水素化物、金属貯蔵合金等の水素貯蔵体を用いてもよい。 In FIG. 1, toluene is exemplified as the hydrogen storage body, but examples of the hydrogen storage body include monocyclic aromatic compounds such as toluene and benzene, and aromatic compounds having two or more rings such as naphthalene. Such a hydrogenation reaction using an organic compound such as an aromatic compound as a hydrogen reservoir is called an organic chemical hydride method. The hydrogen supplier obtained by reacting hydrogen with these hydrogen storage bodies is exemplified by methylcyclohexane in FIG. 1, but examples of the hydrogen supplier include hydrogenated aromatic compounds such as methylcyclohexane and cyclohexane. . In addition to the organic chemical hydride method, hydrogen storage materials such as alloys, borides, metal amide metal hydrides, metal storage alloys, and the like may be used.

また、水素化設備１８のかわりに水素（気体）を液体水素にする水素液化装置を設け、製造された液体水素を貯蔵・輸送してもよい。 Further, instead of the hydrogenation equipment 18, a hydrogen liquefaction device that converts hydrogen (gas) into liquid hydrogen may be provided to store and transport the produced liquid hydrogen.

なお、各装置、設備は、必要に応じてポンプ等の送液手段等が設けられた配管等でつながれており、原料（天然ガスや水等）や生成物が各装置、設備間を移送できる構成となっている。 In addition, each apparatus and equipment are connected by piping etc. provided with liquid feeding means such as a pump as necessary, and raw materials (natural gas, water, etc.) and products can be transferred between each apparatus and equipment. It has a configuration.

本実施形態の天然ガス処理プラント１０を用いて、天然ガスを処理して天然ガス処理物（本実施形態においてはメタノール）を製造する本発明の天然ガス処理物の製造方法例を以下に説明する。 An example of a method for producing a natural gas processed product of the present invention in which a natural gas processed product (methanol in the present embodiment) is manufactured by processing natural gas using the natural gas processing plant 10 of the present embodiment will be described below. .

まず、天然ガス供給源から天然ガスを二酸化炭素分離装置１４に導入する。天然ガス供給源は限定されないが、例えば海洋に存在するガス田が挙げられる。勿論、陸上に存在するガス田でもよい。 First, natural gas is introduced into the carbon dioxide separator 14 from a natural gas supply source. The natural gas supply source is not limited, and examples thereof include a gas field existing in the ocean. Of course, it may be a gas field existing on land.

本発明の処理対象である天然ガスは、一般的には主成分（最も多く含まれる成分）としてメタンを含有する。メタン以外に二酸化炭素を含む天然ガスでもよく、また、二酸化炭素を含まない天然ガスでもよい。本実施形態においては、二酸化炭素を多く含む天然ガス（すなわち、合成ガス製造装置に天然ガスを導入する前段で二酸化炭素を除去する必要がある程度の多量の二酸化炭素を含有する天然ガス）を処理した。ここで、天然ガスは二酸化炭素を含んでいる場合もあり、特に開発が進んでいない中小ガス田等からは二酸化炭素の濃度が高い天然ガスが産出されることが多く、従来二酸化炭素の大気中への放出が問題となっていたが、本実施形態の天然ガス処理プラント１０では、このような二酸化炭素を多く含む天然ガスを処理した場合であっても、二酸化炭素の排出を抑制できる。 The natural gas which is the treatment target of the present invention generally contains methane as a main component (the most abundant component). Natural gas containing carbon dioxide other than methane may be used, and natural gas not containing carbon dioxide may be used. In this embodiment, a natural gas containing a large amount of carbon dioxide (that is, a natural gas containing a certain amount of carbon dioxide that needs to be removed before the natural gas is introduced into the synthesis gas production apparatus) is processed. . Here, natural gas may contain carbon dioxide, and especially small and medium-sized gas fields that have not been developed often produce natural gas with a high concentration of carbon dioxide. However, in the natural gas processing plant 10 of the present embodiment, even when such natural gas containing a large amount of carbon dioxide is processed, the emission of carbon dioxide can be suppressed.

次に、二酸化炭素分離装置１４に導入された天然ガスは、膜分離及び化学吸収等により二酸化炭素が分離される。分離された二酸化炭素はソーラフューエル設備１１に導入される。 Next, carbon dioxide is separated from the natural gas introduced into the carbon dioxide separator 14 by membrane separation, chemical absorption, or the like. The separated carbon dioxide is introduced into the solar fuel facility 11.

一方、発電装置１２では、自然エネルギーを利用した発電が行われ、製造された電気はソーラフューエル設備１１の電気分解装置に送られる。 On the other hand, the power generator 12 generates power using natural energy, and the produced electricity is sent to the electrolyzer of the solar fuel facility 11.

また、海水淡水化設備１３には海洋から汲み上げられた海水が供給され、逆浸透膜等により塩分が除去されて真水が得られる。得られた真水は、ソーラフューエル設備１１に供給され、また、ブライン（食塩水）は、天然ガス処理プラント１０系外に排出される。 The seawater desalination facility 13 is supplied with seawater pumped from the ocean, and salt is removed by a reverse osmosis membrane or the like to obtain fresh water. The obtained fresh water is supplied to the solar fuel facility 11 and the brine (saline solution) is discharged out of the natural gas processing plant 10 system.

そして、ソーラフューエル設備１１において、海水淡水化設備１３等から供給された真水に、必要に応じて電解質添加手段によって電解質が添加され、発電装置１２から供給される電気を用いて電気分解されて、酸素及び水素が製造される。 Then, in the solar fuel facility 11, an electrolyte is added to fresh water supplied from the seawater desalination facility 13 or the like by an electrolyte adding means as necessary, and electrolysis is performed using electricity supplied from the power generator 12. Oxygen and hydrogen are produced.

また、ソーラフューエル設備１１では、二酸化炭素分離装置１４によって天然ガスから分離された二酸化炭素と、ソーラフューエル設備１１で製造された水素とを、特開２００４−５９５０７号公報等や特開２００９−２９８１１号公報等に記載されるように必要に応じて紫外光の照射や光触媒等の触媒の添加を行って、反応させることにより、粗メタノールが製造される。 Further, in the solar fuel facility 11, carbon dioxide separated from natural gas by the carbon dioxide separator 14 and hydrogen produced in the solar fuel facility 11 are disclosed in JP 2004-59507 A and JP 2009-29811 A. The crude methanol is produced by reacting with irradiation of ultraviolet light or addition of a catalyst such as a photocatalyst as required, as described in Japanese Patent Publication No. Gazette.

ソーラフューエル設備１１で製造された酸素は、合成ガス製造装置１５に供給される。そして、本実施形態においては、ソーラフューエル設備１１で製造され合成ガス製造装置１５で使用しない余剰の酸素は、天然ガス処理プラント１０の系外に排出される。また、余剰の酸素はメタノール精製装置１７へ供給してもよい。 Oxygen produced by the solar fuel facility 11 is supplied to the synthesis gas production apparatus 15. In this embodiment, surplus oxygen that is manufactured by the solar fuel facility 11 and is not used by the synthesis gas manufacturing apparatus 15 is discharged out of the natural gas processing plant 10. Excess oxygen may be supplied to the methanol purifier 17.

ソーラフューエル設備１１で製造されソーラフューエル設備１１で使用されない水素は、メタノール製造装置１６に供給される。また、本実施形態においては、メタノール製造装置１６で使用しない余剰の水素は、水素化設備１８に供給される。 Hydrogen produced in the solar fuel facility 11 and not used in the solar fuel facility 11 is supplied to the methanol production apparatus 16. In the present embodiment, surplus hydrogen that is not used in the methanol production apparatus 16 is supplied to the hydrogenation facility 18.

また、ソーラフューエル設備１１で製造された粗メタノールは、メタノール精製装置１７に供給される。 The crude methanol produced by the solar fuel facility 11 is supplied to the methanol purification device 17.

また、二酸化炭素分離装置１４からソーラフューエル設備１１に供給されソーラフューエル設備１１で使用されなかった二酸化炭素は、メタノール製造装置１６に供給される。 Further, the carbon dioxide supplied from the carbon dioxide separator 14 to the solar fuel facility 11 and not used in the solar fuel facility 11 is supplied to the methanol production device 16.

そして、合成ガス製造装置１５において、ソーラフューエル設備１１から供給された酸素と、二酸化炭素分離装置１４から供給された天然ガスとを反応させることにより、一酸化炭素及び水素を生成する。この一酸化炭素と水素を含有するガスが合成ガスである。合成ガス製造装置１５で得られた一酸化炭素と水素は、メタノール製造装置１６に供給される。 Then, in the syngas production device 15, carbon monoxide and hydrogen are generated by reacting oxygen supplied from the solar fuel facility 11 and natural gas supplied from the carbon dioxide separator 14. This gas containing carbon monoxide and hydrogen is syngas. Carbon monoxide and hydrogen obtained by the synthesis gas production apparatus 15 are supplied to the methanol production apparatus 16.

メタノール製造装置１６において、合成ガス製造装置１５から供給された一酸化炭素と、合成ガス製造装置１５又はソーラフューエル設備１１から供給された水素とを反応させて、メタノールを製造する。また、本実施形態においては、ソーラフューエル設備１１から供給された二酸化炭素と、合成ガス製造装置１５又はソーラフューエル設備１１から供給された水素とを反応させて、メタノールを製造する。このようにしてメタノール製造装置１６で得られたメタノールは、メタノール精製装置１７に送られる。 In the methanol production device 16, the carbon monoxide supplied from the synthesis gas production device 15 is reacted with the hydrogen supplied from the synthesis gas production device 15 or the solar fuel facility 11 to produce methanol. Moreover, in this embodiment, the carbon dioxide supplied from the solar fuel equipment 11 and the hydrogen supplied from the synthesis gas production apparatus 15 or the solar fuel equipment 11 are reacted to produce methanol. The methanol thus obtained by the methanol production device 16 is sent to the methanol purification device 17.

メタノール精製装置１７において、メタノール製造装置１６及びソーラフューエル設備１１から供給されたメタノールは、蒸留等されて精製され、出荷可能なメタノールとなる。なお、ソーラフューエル設備１１でメタノールを製造する際に水が同時に生成するため、ソーラフューエル設備１１からメタノールをメタノール精製装置１７に供給する時に水もメタノール精製装置１７に供給されることになる。したがって、メタノール精製装置１７では、脱水操作も行うことが好ましい。 In the methanol refining device 17, the methanol supplied from the methanol production device 16 and the solar fuel facility 11 is purified by distillation or the like to become methanol that can be shipped. Since water is simultaneously generated when methanol is produced by the solar fuel facility 11, when methanol is supplied from the solar fuel facility 11 to the methanol purifier 17, water is also supplied to the methanol purifier 17. Therefore, it is preferable to perform a dehydration operation in the methanol purifier 17.

また、水素化設備１８に供給された水素は、芳香族化合物等の水素貯蔵体と反応（水素化反応）させることにより、水素供給体が製造される。このようにして得られた水素供給体は、常温常圧で液体状態の場合は、気体である水素のままの場合よりも貯蔵・輸送に適しており、例えば、水素の消費地まで水素供給体を輸送して該水素の消費地で水素供給体から水素を脱離させる反応を行って、水素を使用することができる。水素供給体から水素を脱離させる反応は、例えば、特開２００７−２６９５２２号公報等に記載するように、脱水素触媒等を添加して行うことができる。水素の用途としては、例えば燃料電池等が挙げられる。 Moreover, the hydrogen supplied to the hydrogenation facility 18 is reacted with a hydrogen storage body such as an aromatic compound (hydrogenation reaction) to produce a hydrogen supply body. The hydrogen supplier thus obtained is more suitable for storage and transportation when it is in a liquid state at normal temperature and pressure than when it is in the form of hydrogen as a gas. The hydrogen can be used by carrying out a reaction to desorb hydrogen from the hydrogen supplier at the hydrogen consuming place. The reaction for desorbing hydrogen from the hydrogen supplier can be performed by adding a dehydrogenation catalyst or the like as described in, for example, JP-A-2007-269522. Examples of the use of hydrogen include a fuel cell.

ここで、図１に記載された数値は、実施形態１の天然ガス処理プラント１０によって天然ガスを処理した場合の、処理量例を示している。具体的には、メタン及び二酸化炭素を含有する天然ガスを、メタン７０ｋｍｏｌ／ｈ、二酸化炭素３０ｋｍｏｌ／ｈで二酸化炭素分離装置１４に供給する。そして二酸化炭素分離装置１４で分離された二酸化炭素が３０ｋｍｏｌ／ｈでソーラフューエル設備１１に供給され、二酸化炭素分離装置１４で二酸化炭素が分離された天然ガスが合成ガス製造装置１５へ供給される。また、海水を海水淡水化設備１３で処理して得られた純水が９０ｋｍｏｌ／ｈでソーラフューエル設備１１に供給される。そして、ソーラフューエル設備１１では、上記供給された純水が電気分解され、生成した酸素はソーラフューエル設備１１から、合成ガス製造装置１５へ向かって４５ｋｍｏｌ／ｈで、また、メタノール精製装置１７へ５ｋｍｏｌ／ｈで排出される。また、水の分解で生成した水素は、ソーラフューエル設備１１内で上記式（２）の反応で使用されると共に、ソーラフューエル設備１１から６０ｋｍｏｌ／ｈで排出される。そして、上記式（２）の反応により得られたメタノール及び水素は、メタノール１０ｋｍｏｌ／ｈ及び水素１０ｋｍｏｌ／ｈで、メタノール精製装置１７に供給される。また、ソーラフューエル設備１１で使用されなかった二酸化炭素は、メタノール製造装置１６へ２０ｋｍｏｌ／ｈで供給される。 Here, the numerical value described in FIG. 1 shows an example of a processing amount when natural gas is processed by the natural gas processing plant 10 of the first embodiment. Specifically, natural gas containing methane and carbon dioxide is supplied to the carbon dioxide separator 14 at methane 70 kmol / h and carbon dioxide 30 kmol / h. The carbon dioxide separated by the carbon dioxide separator 14 is supplied to the solar fuel facility 11 at 30 kmol / h, and the natural gas from which the carbon dioxide has been separated by the carbon dioxide separator 14 is supplied to the synthesis gas production device 15. Further, pure water obtained by treating seawater with the seawater desalination facility 13 is supplied to the solar fuel facility 11 at 90 kmol / h. Then, in the solar fuel facility 11, the supplied pure water is electrolyzed, and the generated oxygen is 45 kmol / h from the solar fuel facility 11 toward the syngas production device 15 and 5 kmol to the methanol purification device 17. It is discharged at / h. Further, hydrogen generated by the decomposition of water is used in the reaction of the above formula (2) in the solar fuel facility 11 and is discharged from the solar fuel facility 11 at 60 kmol / h. The methanol and hydrogen obtained by the reaction of the above formula (2) are supplied to the methanol purifier 17 at 10 kmol / h of methanol and 10 kmol / h of hydrogen. Carbon dioxide that has not been used in the solar fuel facility 11 is supplied to the methanol production apparatus 16 at 20 kmol / h.

ソーラフューエル設備１１から合成ガス製造装置１５へ向かって排出された酸素は、３５ｋｍｏｌ／ｈで合成ガス製造装置１５に供給され、残り（１０ｋｍｏｌ／ｈ）は天然ガス処理プラント１０の系外に排出される。そして、合成ガス製造装置１５において、ソーラフューエル設備１１から供給された酸素と、二酸化炭素分離装置１４から供給された天然ガスから製造された合成ガスは、一酸化炭素７０ｋｍｏｌ／ｈ、水素１４０ｋｍｏｌ／ｈで、メタノール製造装置１６に供給される。メタノール製造装置１６で製造されたメタノールは、ソーラフューエル設備１１で製造されたメタノールと共にメタノール精製装置１７で精製され、１００ｋｍｏｌ／ｈのメタノールとして排出される。なお、この図１に示す処理量例では、ソーラフューエル設備１１で余剰の水素は生じず、水素化設備１８で水素化反応が生じない構成を示しているが、天然ガス中のメタン、二酸化炭素の割合や、自然エネルギーによる発電量の変動等により、余剰の水素が発生する可能性があるため、水素化設備１８が併設されることが好ましい。 The oxygen discharged from the solar fuel facility 11 toward the synthesis gas production apparatus 15 is supplied to the synthesis gas production apparatus 15 at 35 kmol / h, and the remaining (10 kmol / h) is discharged out of the natural gas processing plant 10. The In the synthesis gas production apparatus 15, the synthesis gas produced from the oxygen supplied from the solar fuel facility 11 and the natural gas supplied from the carbon dioxide separator 14 is carbon monoxide 70 kmol / h, hydrogen 140 kmol / h. And supplied to the methanol production apparatus 16. The methanol produced by the methanol production apparatus 16 is purified by the methanol purification apparatus 17 together with the methanol produced by the solar fuel facility 11, and is discharged as 100 kmol / h methanol. 1 shows a configuration in which surplus hydrogen is not generated in the solar fuel facility 11 and a hydrogenation reaction is not generated in the hydrogenation facility 18, but methane and carbon dioxide in natural gas are shown. Since there is a possibility that surplus hydrogen may be generated due to the ratio of power generation, fluctuations in the amount of power generation due to natural energy, and the like, it is preferable that the hydrogenation equipment 18 be additionally provided.

以上述べたように、本実施形態によれば、ソーラフューエル設備で生じる酸素（すなわち水の電気分解装置で生じる酸素）を合成ガス製造装置で用いて天然ガスを合成ガスに改質するため、コンパクトな設備でエネルギー効率よく、メタノールを得ることができる。得られたメタノール等の天然ガス処理物は、液体燃料や、オレフィン等の化学製品の原料等として用いることができる。そして、電気分解で酸素と同時に生成した水素は、メタノールの製造に用いることもでき、また、水素供給体に変換することもできるため、生成した化学物質を無駄なく利用することができる。これらメタノールや有機ケミカルハイドライド法を用いた場合の水素供給体は、常温常圧において液体状態であるため、貯蔵・輸送が容易であり、勿論圧縮や冷却による天然ガスの液化プロセスを行うエネルギーや設備は不要であり、低温での輸送も不要になる。そして、天然ガスから分離された二酸化炭素をメタノールの合成に使用しているため、二酸化炭素の排出量を抑制することができ、地球温暖化を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, the oxygen generated in the solar fuel facility (that is, the oxygen generated in the water electrolysis apparatus) is used in the synthesis gas production apparatus to reform the natural gas into the synthesis gas. With efficient equipment, methanol can be obtained efficiently. The obtained natural gas processed product such as methanol can be used as a raw material for a liquid fuel or a chemical product such as olefin. And the hydrogen produced | generated simultaneously with oxygen by electrolysis can also be used for manufacture of methanol, and since it can also convert into a hydrogen supply body, the produced | generated chemical substance can be utilized without waste. The hydrogen supplier using these methanol and organic chemical hydride methods is in a liquid state at room temperature and normal pressure, so it is easy to store and transport. Of course, energy and equipment for liquefying natural gas by compression and cooling. Is not necessary, and transportation at low temperatures is also unnecessary. And since the carbon dioxide isolate | separated from natural gas is used for the synthesis | combination of methanol, the discharge | emission amount of a carbon dioxide can be suppressed and global warming can be suppressed.

また、本実施形態では、自然エネルギーで発電することにより環境への悪影響が抑制できる。また、本実施形態においては、二酸化炭素分離装置１４は膜分離及び化学吸収を利用しているため、低エネルギーで行うことができる。さらに、Ｄ−ＣＰＯＸ装置を用いることにより、顕著にコンパクト化が図れるため、洋上プラントに最適である。そして、洋上プラントとすることにより、海中にあるガス田の近傍に天然ガス処理プラントを設けることで、天然ガスを気体状態でパイプライン等で長距離にわたって輸送する必要がない。また、移動可能な洋上プラントとすることにより、海中にある複数のガス田から発生する天然ガスを、同一の天然ガス処理プラントにより処理することもできる。 Moreover, in this embodiment, the bad influence on an environment can be suppressed by generating with natural energy. Moreover, in this embodiment, since the carbon dioxide separator 14 utilizes membrane separation and chemical absorption, it can be performed with low energy. Furthermore, the use of the D-CPOX apparatus can significantly reduce the size of the apparatus, which is optimal for offshore plants. And by setting it as an offshore plant, it is not necessary to transport natural gas over a long distance with a pipeline etc. in a gaseous state by providing a natural gas processing plant in the vicinity of the gas field in the sea. Moreover, by using a movable offshore plant, natural gas generated from a plurality of gas fields in the sea can be processed by the same natural gas processing plant.

（実施形態２）
図２は本発明の実施形態２にかかる天然ガス処理プラントを示す概略系統図である。なお、実施形態１と同じ装置、設備には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 (Embodiment 2)
FIG. 2 is a schematic system diagram showing a natural gas processing plant according to Embodiment 2 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same apparatus and installation as Embodiment 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図２に示すように、本実施形態の天然ガス処理プラント３０は、実施形態１の天然ガス処理プラント１０において、二酸化炭素分離装置１４を有さない天然ガス処理プラントであり、実施形態２にかかる天然ガス処理プラント３０は、天然ガス源から天然ガスが合成ガス製造装置１５に直接供給される構成である。そして、本実施形態の天然ガス処理プラント３０は、二酸化炭素を含まない又は二酸化炭素をほとんど含まない天然ガスを処理するものである。 As shown in FIG. 2, the natural gas processing plant 30 of the present embodiment is a natural gas processing plant that does not have the carbon dioxide separator 14 in the natural gas processing plant 10 of the first embodiment, and according to the second embodiment. The natural gas processing plant 30 has a configuration in which natural gas is directly supplied to the synthesis gas production apparatus 15 from a natural gas source. And the natural gas processing plant 30 of this embodiment processes the natural gas which does not contain a carbon dioxide or hardly contains a carbon dioxide.

本実施形態の天然ガス処理プラント３０を用いて、天然ガスを処理して天然ガス処理物（本実施形態においてはメタノール）を製造する方法例を以下に説明する。実施形態１と同様の記載については、一部省略する。 An example of a method for processing a natural gas to produce a natural gas processed product (methanol in the present embodiment) using the natural gas processing plant 30 of the present embodiment will be described below. Some of the descriptions similar to those in the first embodiment are omitted.

まず、天然ガス供給源から天然ガスを合成ガス製造装置１５に導入する。この天然ガスとして、二酸化炭素を含まない又はほとんど含まない天然ガスを用いる。 First, natural gas is introduced into the synthesis gas production apparatus 15 from a natural gas supply source. As this natural gas, natural gas containing no or almost no carbon dioxide is used.

一方、発電装置１２では、自然エネルギーを利用した発電が行われ、製造された電気は、ソーラフューエル設備１１の電気分解装置に送られる。 On the other hand, the power generation device 12 generates power using natural energy, and the produced electricity is sent to the electrolysis device of the solar fuel facility 11.

また、海水淡水化設備１３には海水が供給され、逆浸透膜により塩分が除去されて真水が得られる。得られた真水は、ソーラフューエル設備１１に供給され、また、ブライン（食塩水）は天然ガス処理プラント３０の系外に排出される。 Further, seawater is supplied to the seawater desalination facility 13, and salt is removed by a reverse osmosis membrane to obtain fresh water. The obtained fresh water is supplied to the solar fuel facility 11, and the brine (saline solution) is discharged out of the natural gas processing plant 30.

そして、ソーラフューエル設備１１において、海水淡水化設備１３等から供給された真水に、電解質添加手段によって電解質が添加され、発電装置１２から供給される電気によって電気分解して、酸素及び水素が製造される。 Then, in the solar fuel facility 11, an electrolyte is added to fresh water supplied from the seawater desalination facility 13 or the like by the electrolyte addition means, and electrolysis is performed by electricity supplied from the power generation device 12 to produce oxygen and hydrogen. The

ソーラフューエル設備１１で製造された酸素は、合成ガス製造装置１５に供給される。また、ソーラフューエル設備１１で製造された水素は、本実施形態においては、水素化設備１８に供給される。 Oxygen produced by the solar fuel facility 11 is supplied to the synthesis gas production apparatus 15. In addition, the hydrogen produced by the solar fuel facility 11 is supplied to the hydrogenation facility 18 in the present embodiment.

そして、合成ガス製造装置１５において、ソーラフューエル設備１１から供給された酸素を、天然ガスとを反応させることにより、一酸化炭素及び水素（合成ガス）を生成する。合成ガス製造装置１５で得られた一酸化炭素と水素は、メタノール製造装置１６に供給される。 Then, in the synthesis gas production apparatus 15, carbon monoxide and hydrogen (synthesis gas) are generated by reacting oxygen supplied from the solar fuel facility 11 with natural gas. Carbon monoxide and hydrogen obtained by the synthesis gas production apparatus 15 are supplied to the methanol production apparatus 16.

メタノール製造装置１６において、合成ガス製造装置１５から供給された一酸化炭素と水素とを反応させて、メタノールを製造する。そして、得られたメタノールは、メタノール精製装置１７に送られる。 In the methanol production device 16, carbon monoxide supplied from the synthesis gas production device 15 is reacted with hydrogen to produce methanol. The obtained methanol is sent to the methanol purification device 17.

メタノール精製装置１７において、メタノール製造装置１６から供給されたメタノールは、蒸留等されて精製され、出荷可能なメタノールとなる。 In the methanol refining device 17, the methanol supplied from the methanol manufacturing device 16 is purified by distillation or the like, and becomes methanol that can be shipped.

また、水素化設備１８に供給された水素は、芳香族化合物等の水素貯蔵体と反応（水素化反応）させることにより、水素供給体が製造される。このようにして得られた水素供給体は、常温常圧で液体状態であるため、気体である水素のままの場合よりも、貯蔵・輸送に適しており、例えば、水素の消費地まで輸送して該水素の消費地で水素供給体から水素を脱離する反応を行って、水素を使用することができる。 Moreover, the hydrogen supplied to the hydrogenation facility 18 is reacted with a hydrogen storage body such as an aromatic compound (hydrogenation reaction) to produce a hydrogen supply body. Since the hydrogen supplier thus obtained is in a liquid state at normal temperature and pressure, it is more suitable for storage and transportation than when it is in the form of hydrogen as a gas. Thus, hydrogen can be used by performing a reaction for desorbing hydrogen from the hydrogen supplier at the hydrogen consuming place.

以上述べたように、本実施形態の天然ガス処理プラントによれば、二酸化炭素を含まない又はほとんど含まない天然ガスを処理することができる。 As described above, according to the natural gas processing plant of this embodiment, it is possible to process natural gas that does not contain or hardly contains carbon dioxide.

ここで、図２に記載された数値は、実施形態２の天然ガス処理プラント３０によって天然ガスを処理した場合の、処理量例を示している。具体的には、メタンを含有し二酸化炭素をほとんど含有しない天然ガスをメタン１００ｋｍｏｌ／ｈで合成ガス製造装置１５に供給する。また、海水を海水淡水化設備１３で処理して得られた純水が１００ｋｍｏｌ／ｈでソーラフューエル設備１１に供給される。そして、ソーラフューエル設備１１では、上記供給された純水が電気分解され、生成した酸素はソーラフューエル設備１１から排出される。また、水の電気分解で生成した水素は、ソーラフューエル設備１１から排出され１００ｋｍｏｌ／ｈで水素化設備１８へ供給される。 Here, the numerical value described in FIG. 2 shows an example of a processing amount when natural gas is processed by the natural gas processing plant 30 of the second embodiment. Specifically, natural gas containing methane and containing almost no carbon dioxide is supplied to the synthesis gas production apparatus 15 at 100 kmol / h of methane. Further, pure water obtained by treating seawater with the seawater desalination facility 13 is supplied to the solar fuel facility 11 at 100 kmol / h. In the solar fuel facility 11, the supplied pure water is electrolyzed, and the generated oxygen is discharged from the solar fuel facility 11. Further, hydrogen generated by water electrolysis is discharged from the solar fuel facility 11 and supplied to the hydrogenation facility 18 at 100 kmol / h.

ソーラフューエル設備１１から排出された酸素は、５０ｋｍｏｌ／ｈで合成ガス製造装置１５に供給される。そして、合成ガス製造装置１５において、ソーラフューエル設備１１から供給された酸素と天然ガス源から供給された天然ガスとから製造された合成ガスは、一酸化炭素１００ｋｍｏｌ／ｈ、水素２００ｋｍｏｌ／ｈで、メタノール製造装置１６に供給される。メタノール製造装置１６で製造されたメタノールは、メタノール精製装置１７で精製され、１００ｋｍｏｌ／ｈでメタノールとして排出される。また、ソーラフューエル設備１１から水素化設備１８に供給された水素は、水素貯蔵体でトルエン３３ｋｍｏｌ／ｈと反応して、メチルシクロヘキサンを３３ｋｍｏｌ／ｈで得ることができる。 Oxygen discharged from the solar fuel facility 11 is supplied to the synthesis gas production device 15 at 50 kmol / h. In the synthesis gas production apparatus 15, the synthesis gas produced from the oxygen supplied from the solar fuel facility 11 and the natural gas supplied from the natural gas source is carbon monoxide 100 kmol / h, hydrogen 200 kmol / h, It is supplied to the methanol production apparatus 16. The methanol produced by the methanol production device 16 is purified by the methanol purification device 17 and discharged as methanol at 100 kmol / h. Further, hydrogen supplied from the solar fuel facility 11 to the hydrogenation facility 18 can react with toluene 33 kmol / h in a hydrogen storage body to obtain methylcyclohexane at 33 kmol / h.

なお、本実施形態におけるソーラフューエル設備１１は、二酸化炭素分離装置から二酸化炭素が供給されないため、電気分解装置としてのみ機能する。したがって、ソーラフューエル設備１１のかわりに、電気分解装置を設けてもよい。 Note that the solar fuel facility 11 in this embodiment functions only as an electrolysis device because carbon dioxide is not supplied from the carbon dioxide separator. Therefore, an electrolyzer may be provided instead of the solar fuel facility 11.

（実施形態３）
図３は本発明の実施形態３にかかる天然ガス処理プラントを示す概略系統図である。なお、実施形態１と同じ装置、同じ設備には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 (Embodiment 3)
FIG. 3 is a schematic system diagram showing a natural gas processing plant according to Embodiment 3 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same apparatus and the same installation as Embodiment 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図３に示すように、天然ガス処理プラント４０は、実施形態１の天然ガス処理プラント１０において、メタノール製造装置１６及びメタノール精製装置１７のかわりにフィッシャー・トロプシュ装置４１を設けた天然ガス処理プラントである。 As shown in FIG. 3, the natural gas processing plant 40 is a natural gas processing plant in which a Fischer-Tropsch device 41 is provided in place of the methanol production device 16 and the methanol purification device 17 in the natural gas processing plant 10 of the first embodiment. is there.

図３に示すように、実施形態３にかかる天然ガス処理プラント４０は、合成ガス製造装置１５から合成ガス（一酸化炭素及び水素）が供給されると共に、ソーラフューエル設備１１から水素が供給されるフィッシャー・トロプシュ（ＦＴ）装置４１を有する。 As shown in FIG. 3, the natural gas processing plant 40 according to the third embodiment is supplied with synthesis gas (carbon monoxide and hydrogen) from the synthesis gas production apparatus 15 and with hydrogen from the solar fuel facility 11. A Fischer-Tropsch (FT) device 41 is included.

フィッシャー・トロプシュ装置４１では、一酸化炭素と水素とから炭化水素鎖の１単位（−ＣＨ_２−）を生成し、これを合成して炭化水素鎖を成長させていくフィッシャー・トロプシュ反応を行って、ＧＴＬ油（炭化水素油、Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２）を得る。この反応は全体として発熱反応であり、以下の式（６）によって表される。なお、ｎは例えば、１〜２０の整数である。
ｎＣＯ＋（２ｎ＋１）Ｈ_２→Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２＋ｎＨ_２Ｏ（６） The Fischer-Tropsch apparatus 41 performs a Fischer-Tropsch reaction in which one unit of a hydrocarbon chain (—CH ₂ —) is generated from carbon monoxide and hydrogen, and this is synthesized to grow a hydrocarbon chain. , GTL oil (hydrocarbon oil, C _n H _{2n + 2} ) is obtained. This reaction is an exothermic reaction as a whole and is represented by the following formula (6). In addition, n is an integer of 1-20, for example.
nCO + (2n + 1) H ₂ → C _n H _{2n + 2} + nH ₂ O (6)

本実施形態の天然ガス処理プラント４０を用いて、天然ガスを処理して天然ガス処理物（本実施形態においてはＧＴＬ油）を製造する方法例を以下に説明する。 An example of a method for processing natural gas to produce a natural gas processed product (GTL oil in the present embodiment) using the natural gas processing plant 40 of the present embodiment will be described below.

本発明の処理対象である天然ガスは、一般的には主成分（最も多く含まれる成分）としてメタンを含有するものである。メタン以外に二酸化炭素を含む天然ガスであってもよく、また、二酸化炭素を含まないものであってもよい。本実施形態においては、二酸化炭素を多く含む天然ガスを処理した。 The natural gas to be treated according to the present invention generally contains methane as a main component (the most abundant component). Natural gas containing carbon dioxide in addition to methane may be used, or it may not contain carbon dioxide. In the present embodiment, natural gas containing a large amount of carbon dioxide is processed.

また、海水淡水化設備１３には海水が供給され、逆浸透膜等により塩分が除去されて真水が得られる。得られた真水は、ソーラフューエル設備１１に供給され、また、ブライン（食塩水）は排出される。 Further, seawater is supplied to the seawater desalination facility 13, and salt water is removed by a reverse osmosis membrane or the like to obtain fresh water. The obtained fresh water is supplied to the solar fuel facility 11 and the brine (saline solution) is discharged.

そして、ソーラフューエル設備１１において、海水淡水化設備１３等から供給された真水に、電解質添加手段によって電解質が添加され、発電装置１２から供給される電気によって電気分解して、酸素及び水素が製造される。また、ソーラフューエル設備１１では、二酸化炭素分離装置１４によって天然ガスから分離された二酸化炭素と、ソーラフューエル設備１１で製造された水素とを反応させることにより、粗メタノールが製造される。 Then, in the solar fuel facility 11, an electrolyte is added to fresh water supplied from the seawater desalination facility 13 or the like by the electrolyte addition means, and electrolysis is performed by electricity supplied from the power generation device 12 to produce oxygen and hydrogen. The Further, in the solar fuel facility 11, crude methanol is produced by reacting carbon dioxide separated from natural gas by the carbon dioxide separator 14 and hydrogen produced in the solar fuel facility 11.

ソーラフューエル設備１１で製造された酸素は、合成ガス製造装置１５に供給される。そして、本実施形態においては、ソーラフューエル設備１１で製造され合成ガス製造装置１５で使用しない余剰の酸素は、天然ガス処理プラント４０の系外に排出される。 Oxygen produced by the solar fuel facility 11 is supplied to the synthesis gas production apparatus 15. In the present embodiment, surplus oxygen that is manufactured by the solar fuel facility 11 and is not used by the synthesis gas manufacturing apparatus 15 is discharged out of the natural gas processing plant 40.

ソーラフューエル設備１１で製造された水素は、フィッシャー・トロプシュ装置４１に供給される。そして、本実施形態においては、フィッシャー・トロプシュ装置４１で使用しない余剰の水素は、水素化設備１８に供給される。 Hydrogen produced in the solar fuel facility 11 is supplied to the Fischer-Tropsch device 41. In the present embodiment, surplus hydrogen that is not used in the Fischer-Tropsch apparatus 41 is supplied to the hydrogenation facility 18.

メタノール精製装置１７において、ソーラフューエル設備１１から供給されたメタノールは、蒸留等されて精製され、出荷可能なメタノールを得る。なお、ソーラフューエル設備１１でメタノールを製造する際に水が同時に生成するため、ソーラフューエル設備１１からメタノールをメタノール精製装置１７に供給する時に水もメタノール精製装置１７に供給されることになる。したがって、メタノール精製装置１７では、脱水操作も行うことが好ましい。 In the methanol refining device 17, the methanol supplied from the solar fuel facility 11 is purified by distillation or the like to obtain methanol that can be shipped. Since water is simultaneously generated when methanol is produced by the solar fuel facility 11, when methanol is supplied from the solar fuel facility 11 to the methanol purifier 17, water is also supplied to the methanol purifier 17. Therefore, it is preferable to perform a dehydration operation in the methanol purifier 17.

そして、合成ガス製造装置１５において、ソーラフューエル設備１１から供給された酸素と、二酸化炭素分離装置１４から供給された天然ガスとを反応させることにより、一酸化炭素及び水素を生成する。この一酸化炭素と水素を含有するガスが合成ガスである。メタノール製造装置１６で得られた一酸化炭素と水素は、フィッシャー・トロプシュ装置４１に供給される。 Then, in the syngas production device 15, carbon monoxide and hydrogen are generated by reacting oxygen supplied from the solar fuel facility 11 and natural gas supplied from the carbon dioxide separator 14. This gas containing carbon monoxide and hydrogen is syngas. Carbon monoxide and hydrogen obtained by the methanol production apparatus 16 are supplied to the Fischer-Tropsch apparatus 41.

フィッシャー・トロプシュ装置４１において、合成ガス製造装置１５から供給された一酸化炭素と、合成ガス製造装置１５及びソーラフューエル設備１１から供給された水素とを用いてフィッシャー・トロプシュ反応を行って、ＧＴＬ油（Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２）を製造する。 In the Fischer-Tropsch apparatus 41, a Fischer-Tropsch reaction is performed using the carbon monoxide supplied from the synthesis gas production apparatus 15 and the hydrogen supplied from the synthesis gas production apparatus 15 and the solar fuel facility 11 to obtain GTL oil. _(C n _{H 2n + 2)} produced.

以上述べたように、実施形態３においては、フィッシャー・トロプシュ装置４１を有する天然ガス処理プラント４０とすることにより、ＧＴＬ油（Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋２）を得ることができる。このＧＴＬ油は常温常圧で液体状態のため、気体状態の天然ガスよりも貯蔵・輸送が容易である。このＧＴＬ油は、液体燃料や、オレフィン等の化学製品の原料等として用いることができる。 As described above, in the third embodiment, GTL oil (C _n H _{2n + 2} ) can be obtained by using the natural gas processing plant 40 having the Fischer-Tropsch device 41. Since this GTL oil is in a liquid state at normal temperature and pressure, it is easier to store and transport than a natural gas in a gaseous state. This GTL oil can be used as a raw material for liquid fuels and chemical products such as olefins.

本実施形態において、二酸化炭素分離装置１４を有する天然ガス処理プラント４０としたが、実施形態２と同様に、二酸化炭素分離装置１４を有さない天然ガス処理プラントとしてもよい。 In this embodiment, although it was set as the natural gas processing plant 40 which has the carbon dioxide separator 14, it is good also as a natural gas processing plant which does not have the carbon dioxide separator 14 similarly to Embodiment 2. FIG.

（実施形態４）
図４は本発明の実施形態４にかかる天然ガス処理プラントを示す概略系統図である。なお、実施形態１と同じ装置、同じ設備には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。 (Embodiment 4)
FIG. 4 is a schematic system diagram showing a natural gas processing plant according to Embodiment 4 of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same apparatus and the same installation as Embodiment 1, and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図４に示すように、天然ガス処理プラント５０は、実施形態１の天然ガス処理プラント１０において、メタノール製造装置１６及びメタノール精製装置１７のかわりにジメチルエーテル製造装置５１を設けた天然ガス処理プラントである。 As shown in FIG. 4, the natural gas processing plant 50 is a natural gas processing plant in which a dimethyl ether manufacturing device 51 is provided in place of the methanol manufacturing device 16 and the methanol purification device 17 in the natural gas processing plant 10 of the first embodiment. .

図４に示すように、実施形態４にかかる天然ガス処理プラント５０は、合成ガス製造装置１５から合成ガス（一酸化炭素及び水素）が供給されると共に、ソーラフューエル設備１１から水素が供給されるジメチルエーテル製造装置５１を有する。 As shown in FIG. 4, the natural gas processing plant 50 according to the fourth embodiment is supplied with synthesis gas (carbon monoxide and hydrogen) from the synthesis gas production apparatus 15 and with hydrogen from the solar fuel facility 11. A dimethyl ether production apparatus 51 is provided.

ジメチルエーテル製造装置５１では、例えば特許文献３に示すように、一酸化炭素と水素とからジメチルエーテル（ＤＭＥ）を得る。一酸化炭素及び水素からジメチルエーテルを得る反応は、下記式（７）で表される。
２ＣＯ＋４Ｈ_２→ＣＨ_３ＯＣＨ_３＋Ｈ_２Ｏ（７） In the dimethyl ether production apparatus 51, for example, as shown in Patent Document 3, dimethyl ether (DME) is obtained from carbon monoxide and hydrogen. The reaction for obtaining dimethyl ether from carbon monoxide and hydrogen is represented by the following formula (7).
2CO + 4H ₂ → CH ₃ OCH ₃ + H ₂ O (7)

本実施形態の天然ガス処理プラント５０を用いて、天然ガスを処理して天然ガス処理物（本実施形態においてはジメチルエーテル）を製造する方法例を以下に説明する。 An example of a method for processing a natural gas to produce a natural gas processed product (dimethyl ether in the present embodiment) using the natural gas processing plant 50 of the present embodiment will be described below.

ソーラフューエル設備１１で製造された酸素は、合成ガス製造装置１５に供給される。そして、本実施形態においては、ソーラフューエル設備１１で製造され合成ガス製造装置１５で使用しない余剰の酸素は、天然ガス処理プラント５０の系外に排出される。 Oxygen produced by the solar fuel facility 11 is supplied to the synthesis gas production apparatus 15. In the present embodiment, surplus oxygen that is manufactured by the solar fuel facility 11 and is not used by the synthesis gas manufacturing apparatus 15 is discharged out of the natural gas processing plant 50.

ソーラフューエル設備１１で製造された水素は、ジメチルエーテル製造装置５１に供給される。そして、本実施形態においては、ジメチルエーテル製造装置５１で使用しない余剰の水素は、水素化設備１８に供給される。 Hydrogen produced in the solar fuel facility 11 is supplied to the dimethyl ether production apparatus 51. In the present embodiment, surplus hydrogen that is not used in the dimethyl ether production apparatus 51 is supplied to the hydrogenation facility 18.

そして、合成ガス製造装置１５において、ソーラフューエル設備１１から供給された酸素と、二酸化炭素分離装置１４から供給された天然ガスとを反応させることにより、一酸化炭素及び水素を生成する。この一酸化炭素と水素を含有するガスが合成ガスである。メタノール製造装置１６で得られた一酸化炭素と水素は、ジメチルエーテル製造装置５１に供給される。 Then, in the syngas production device 15, carbon monoxide and hydrogen are generated by reacting oxygen supplied from the solar fuel facility 11 and natural gas supplied from the carbon dioxide separator 14. This gas containing carbon monoxide and hydrogen is syngas. Carbon monoxide and hydrogen obtained by the methanol production apparatus 16 are supplied to the dimethyl ether production apparatus 51.

ジメチルエーテル製造装置５１において、合成ガス製造装置１５から供給された一酸化炭素と、合成ガス製造装置１５及びソーラフューエル設備１１から供給された水素とを用いてジメチルエーテルを製造する。 In the dimethyl ether production apparatus 51, dimethyl ether is produced by using carbon monoxide supplied from the synthesis gas production apparatus 15 and hydrogen supplied from the synthesis gas production apparatus 15 and the solar fuel facility 11.

以上述べたように、実施形態４においては、ジメチルエーテル製造装置５１を有する天然ガス処理プラント５０とすることにより、ジメチルエーテルを得ることができる。このジメチルエーテルは常温常圧で液体状態のため、気体状態の天然ガスよりも貯蔵・輸送が容易である。液体燃料、化学原料や溶剤等として用いることができる。 As described above, in the fourth embodiment, dimethyl ether can be obtained by using the natural gas processing plant 50 having the dimethyl ether production apparatus 51. Since this dimethyl ether is in a liquid state at normal temperature and pressure, it is easier to store and transport than natural gas in the gaseous state. It can be used as liquid fuel, chemical raw material, solvent and the like.

本実施形態において、二酸化炭素分離装置１４を有する天然ガス処理プラント５０としたが、実施形態２と同様に、二酸化炭素分離装置１４を有さない天然ガス処理プラントとしてもよい。 In this embodiment, although it was set as the natural gas processing plant 50 which has the carbon dioxide separator 14, it is good also as a natural gas processing plant which does not have the carbon dioxide separator 14 similarly to Embodiment 2. FIG.

（他の実施形態）
上記実施形態では、メタノール製造装置１６を有する天然ガス処理プラント１０，３０、フィッシャー・トロプシュ装置４１を有する天然ガス処理プラント４０及びジメチルエーテル製造装置５１を有する天然ガス処理プラント５０について記載したが、メタノール製造装置１６、フィッシャー・トロプシュ装置４１及びジメチルエーテル製造装置５１のうち２つ以上の装置を有する天然ガス処理プラントとしてもよい。 (Other embodiments)
In the said embodiment, although the natural gas processing plant 10 and 30 which has the methanol manufacturing apparatus 16, the natural gas processing plant 40 which has the Fischer-Tropsch apparatus 41, and the natural gas processing plant 50 which has the dimethyl ether manufacturing apparatus 51 were described, methanol manufacturing was described. It is good also as a natural gas processing plant which has two or more apparatuses among the apparatus 16, the Fischer-Tropsch apparatus 41, and the dimethyl ether manufacturing apparatus 51.

例えば、天然ガス処理プラントの一例を示す概略系統図である図５に示すように、実施形態１の天然ガス処理プラント１０に、合成ガス製造装置１５から合成ガス（一酸化炭素及び水素）が供給されると共に、ソーラフューエル設備１１から水素が供給されるフィッシャー・トロプシュ（ＦＴ）装置４１を設けた天然ガス処理プラント６０としてもよい。 For example, as shown in FIG. 5 which is a schematic system diagram showing an example of a natural gas processing plant, synthesis gas (carbon monoxide and hydrogen) is supplied from the synthesis gas production apparatus 15 to the natural gas processing plant 10 of the first embodiment. In addition, a natural gas processing plant 60 provided with a Fischer-Tropsch (FT) device 41 to which hydrogen is supplied from the solar fuel facility 11 may be used.

このような天然ガス処理プラント６０を用いて天然ガスを処理する場合、例えば、初めは、合成ガス製造装置１５及びソーラフューエル設備１１から水素及び一酸化炭素をフィッシャー・トロプシュ装置４１に供給せずフィッシャー・トロプシュ装置４１を稼働しないようにし、メタノール製造装置１６には合成ガス製造装置１５及びソーラフューエル設備１１から水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を供給して稼働させる。 In the case of processing natural gas using such a natural gas processing plant 60, for example, initially, hydrogen and carbon monoxide are not supplied to the Fischer-Tropsch apparatus 41 from the syngas production apparatus 15 and the solar fuel facility 11, and the Fischer is used. The Tropsch device 41 is not operated, and the methanol production device 16 is operated by supplying hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide from the synthesis gas production device 15 and the solar fuel facility 11.

その後、ソーラフューエル設備１１のメタノール収率が向上してきたら、メタノール製造装置１６への合成ガス製造装置１５及びソーラフューエル設備１１からの水素、一酸化炭素及び二酸化炭素の供給を止めて、メタノール製造装置１６を稼働しないようにし、また、図５の点線に示すように、合成ガス製造装置１５及びソーラフューエル設備１１から水素及び一酸化炭素をフィッシャー・トロプシュ装置４１に供給して、フィッシャー・トロプシュ装置４１を稼働させる。これによりメタノールとＧＴＬ油を効率よく製造することができる。なお、メタノール製造装置１６と、フィッシャー・トロプシュ装置４１に、同時に水素や一酸化炭素等を供給し、両装置を同時に稼働させるようにしてもよい。 Thereafter, when the methanol yield of the solar fuel facility 11 has improved, the supply of hydrogen, carbon monoxide and carbon dioxide from the synthesis gas production device 15 and the solar fuel facility 11 to the methanol production device 16 is stopped, and the methanol production device 16, and hydrogen and carbon monoxide are supplied to the Fischer-Tropsch device 41 from the synthesis gas production device 15 and the solar fuel facility 11 as shown by the dotted line in FIG. To operate. Thereby, methanol and GTL oil can be manufactured efficiently. In addition, hydrogen, carbon monoxide, or the like may be simultaneously supplied to the methanol production apparatus 16 and the Fischer-Tropsch apparatus 41 so that both apparatuses are operated simultaneously.

また、上述した実施形態では、天然ガス処理プラントとして洋上プラントを記載したが、洋上プラントに限らず、例えば陸上に設けるプラントとしてもよい。 Moreover, although the offshore plant was described as a natural gas processing plant in embodiment mentioned above, it is good not only as an offshore plant but as a plant provided on land, for example.

１船
１０、３０、４０、５０、６０天然ガス処理プラント
１１ソーラフューエル設備
１２発電装置
１３海水淡水化設備
１４二酸化炭素分離装置
１５合成ガス製造装置
１６メタノール製造装置
１７メタノール精製装置
１８水素化設備
４１フィッシャー・トロプシュ装置
５１ジメチルエーテル製造装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ship 10, 30, 40, 50, 60 Natural gas processing plant 11 Solar fuel equipment 12 Power generation equipment 13 Desalination equipment 14 Carbon dioxide separation equipment 15 Syngas production equipment 16 Methanol production equipment 17 Methanol purification equipment 18 Hydrogenation equipment 41 Fischer-Tropsch equipment 51 Dimethyl ether production equipment

Claims

A natural gas processed product manufacturing method for manufacturing a natural gas processed product from natural gas,
Water is electrolyzed to produce oxygen and hydrogen, and the produced oxygen is reacted with the natural gas to produce syngas containing carbon monoxide and hydrogen, and the produced syngas is reacted to react with the natural gas. A method for producing a natural gas processed product characterized in that a product is obtained.

2. The method for producing a natural gas processed product according to claim 1, wherein the natural gas processed product is methanol, and the synthetic gas generated in the step of generating the synthetic gas is reacted to generate methanol.

The natural gas processed product according to claim 1, wherein the natural gas processed product is a GTL oil, and the synthetic gas generated in the step of generating the synthetic gas is subjected to a Fischer-Tropsch reaction to generate a GTL oil. Manufacturing method.

2. The method for producing a natural gas processed product according to claim 1, wherein the natural gas processed product is dimethyl ether, and the synthetic gas generated in the step of generating the synthetic gas is reacted to generate dimethyl ether.

A natural gas processing plant for producing natural gas processed products from natural gas,
An electrolyzer for electrolyzing water to produce oxygen and hydrogen;
A synthesis gas production apparatus for producing a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen by reacting the natural gas with oxygen produced by the electrolysis apparatus;
A natural gas processing plant comprising: a natural gas processed product manufacturing apparatus for manufacturing a natural gas processed product by reacting the synthetic gas manufactured by the synthetic gas manufacturing device.

The natural gas processed product is methanol,
The natural gas processing plant according to claim 5, wherein the natural gas processed product manufacturing apparatus includes a methanol manufacturing apparatus that reacts the synthesis gas to manufacture methanol.

A solar fuel facility, wherein the solar fuel facility includes the electrolysis apparatus, and a methanol production apparatus for producing methanol by reacting carbon dioxide and hydrogen produced by the electrolysis apparatus. The natural gas processing plant according to claim 5 or 6.

The natural gas processing plant according to claim 6 or 7, further comprising a methanol purifier for purifying the produced methanol.

The natural gas processed product is GTL oil,
The natural gas processed product production apparatus includes a Fischer-Tropsch apparatus that produces the GTL oil by subjecting the synthesis gas to a Fischer-Tropsch reaction. Gas processing plant.

The natural gas processed product is dimethyl ether,
The natural gas processing plant according to any one of claims 5 to 9, wherein the natural gas processed product manufacturing apparatus includes a dimethyl ether manufacturing apparatus that reacts the synthesis gas to manufacture dimethyl ether.

The natural gas processing plant according to any one of claims 5 to 10, wherein the synthesis gas production apparatus is an apparatus for producing the synthesis gas by a direct contact partial oxidation method.

The natural gas processing plant according to any one of claims 5 to 11, further comprising a carbon dioxide separator that separates carbon dioxide from the natural gas in a preceding stage of the synthesis gas production apparatus.

The natural gas treatment according to any one of claims 5 to 12, further comprising a hydrogenation facility for reacting hydrogen produced by the electrolysis apparatus with a hydrogen storage body to produce a hydrogen supply body. plant.

It also has seawater desalination equipment that turns seawater into fresh water,
The natural gas processing plant according to any one of claims 5 to 13, wherein the electrolyzer electrolyzes fresh water produced by the seawater desalination facility.

It is an offshore plant, The natural gas processing plant as described in any one of Claims 5-14 characterized by the above-mentioned.

And further comprising a natural energy power generation device that generates power from natural energy selected from tidal power, sunlight, solar heat and wind power,
The natural gas processing plant according to any one of claims 5 to 15, wherein the electrolyzer electrolyzes water using electric power generated by the natural energy power generator.