JP2016155702A - 炭化水素の二酸化炭素改質方法 - Google Patents
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Abstract
Description
炭化水素の二酸化炭素改質に用いられる触媒としては、アルミナやシリカなどの担体にニッケル、ルテニウム、ロジウムなどを担持した触媒が知られている(例えば、特許文献1、2)。これらの触媒は触媒活性に優れており、効率的な改質反応が期待できる。
(i)製鋼スラグは比較的高濃度の鉄分を含んでいるため、炭化水素の二酸化炭素改質の触媒として利用できる。
(ii)凝固直後の製鋼スラグは高温であり、炭化水素の二酸化炭素改質反応に必要な熱の供給源としても利用できる。
(iv)凝固スラグは、スラグ凝固プロセスから連続ないし半連続的に供給可能であるため、上記(i)、(ii)の触媒及び熱源として利用した凝固スラグを所定時間毎に新たな凝固スラグと入れ替えることにより、触媒上に炭素が析出したとしても触媒活性が低下する状態にまで至ることはなく、また、熱源としての機能も安定的に維持することができる。
[1]炭化水素を触媒の存在下で二酸化炭素改質し、一酸化炭素と水素を含む混合ガスを生成させる炭化水素の二酸化炭素改質方法において、
溶融した製鋼スラグを凝固させるスラグ凝固プロセスで得られた高温の凝固スラグを二酸化炭素改質用の反応容器(A)に装入し、該凝固スラグを触媒及び熱源として炭化水素の二酸化炭素改質を行うとともに、反応容器(A)内の凝固スラグを所定時間毎に新たな凝固スラグと入れ替えることを特徴とする炭化水素の二酸化炭素改質方法。
[2]上記[1]の改質方法において、650℃以上の凝固スラグを反応容器(A)内に装入し、該凝固スラグを触媒及び熱源として炭化水素の二酸化炭素改質を行うことを特徴とする炭化水素の二酸化炭素改質方法。
溶融した製鋼スラグを凝固させるスラグ凝固プロセスで得られた高温の凝固スラグを二酸化炭素改質用の反応容器(A)に装入し、該凝固スラグを触媒及び熱源として炭化水素の二酸化炭素改質を行うとともに、反応容器(A)内の凝固スラグを所定時間毎に新たな凝固スラグと入れ替えることを特徴とする一酸化炭素と水素を含有する混合ガスの製造方法。
[4]上記[3]の製造方法において、650℃以上の凝固スラグを反応容器(A)内に装入し、該凝固スラグを触媒及び熱源として炭化水素の二酸化炭素改質を行うことを特徴とする一酸化炭素と水素を含有する混合ガスの製造方法。
反応容器(A)から取り出された凝固スラグを製品スラグに加工することを特徴とするスラグの製造方法。
[6]上記[5]の製造方法において、650℃以上の凝固スラグを反応容器(A)内に装入し、該凝固スラグを触媒及び熱源として炭化水素の二酸化炭素改質を行うことを特徴とするスラグの製造方法。
二酸化炭素改質用の反応容器内に、例えば650℃〜1200℃の高温において、炭化水素であるメタンと二酸化炭素を流通させると以下の反応が進行する。
CH4→C+2H2 …(1)
C+CO2→2CO …(2)
CH4+CO2→2H2+2CO …(3)
メタンの二酸化炭素改質反応では、上記(1)式のCH4の分解反応と上記(2)式のCOを生成する反応が進行し、結果として上記(3)式により二酸化炭素改質が表される。この(3)式の反応は、650℃以上の高温条件にて進行することが知られている。
このようなスラグ凝固プロセスで得られた高温の凝固スラグは、速やかに搬送されて反応容器(A)に装入され、本発明の実施に供される。
本実施形態の反応容器Aは、容器内の下部に分散板2を有し、この分散板2上に触媒である凝固スラグの充填層aが形成される。分散板2の下方の空間(風箱)には、混合ガス(炭化水素+二酸化炭素)の供給管3が接続されている。一方、反応容器Aの上部には排気管4が接続されている。
本実施形態では、スラグ凝固プロセスで得られた高温の凝固スラグを反応容器A内に装入し、分散板2上に凝固スラグの充填層aを形成する。
炭化水素の二酸化炭素改質反応は大きな吸熱反応であるため、反応容器A内では、凝固スラグが急速に冷却される。
また、凝固スラグの入れ替えにより反応容器Aから取り出されたスラグは、通常、常温まで冷却された後、製品スラグに加工され、例えば、土木材料、骨材などの種々の用途に用いられる。製品スラグへの加工では、通常、破砕処理・分級などが行われる。
製鋼スラグは水と反応して膨張する性質があるので、特に路盤材用途の製鋼スラグは十分安定しているものでなければならない。製鋼スラグを安定化する方法としてはエージングが一般的であるが、本発明において反応容器A内で急冷されることにより改質され、膨張性を抑制できる可能性がある。
試験開始から炉排出ガスの分析(GC-TCDによるガス分析)を行った。その結果を図2に示すが、メタンと二酸化炭素の濃度低下および一酸化炭素と水素の生成が確認される。ガスの流通時間は20分としたが、ガス流通開始後10分程度で改質反応はほぼ安定化し、また、その後、実験終了までの期間で触媒活性が低下した兆候も見受けられない。以上の通り、良好な試験結果が得られた。
a 充填層
1 ガス混合器
2 分散板
3 供給管
4 排気管
Claims (6)
- 炭化水素を触媒の存在下で二酸化炭素改質し、一酸化炭素と水素を含む混合ガスを生成させる炭化水素の二酸化炭素改質方法において、
溶融した製鋼スラグを凝固させるスラグ凝固プロセスで得られた高温の凝固スラグを二酸化炭素改質用の反応容器(A)に装入し、該凝固スラグを触媒及び熱源として炭化水素の二酸化炭素改質を行うとともに、反応容器(A)内の凝固スラグを所定時間毎に新たな凝固スラグと入れ替えることを特徴とする炭化水素の二酸化炭素改質方法。 - 650℃以上の凝固スラグを反応容器(A)内に装入し、該凝固スラグを触媒及び熱源として炭化水素の二酸化炭素改質を行うことを特徴とする請求項1に記載の炭化水素の二酸化炭素改質方法。
- 炭化水素を触媒の存在下で二酸化炭素改質し、一酸化炭素と水素を含む混合ガスを生成させる混合ガスの製造方法において、
溶融した製鋼スラグを凝固させるスラグ凝固プロセスで得られた高温の凝固スラグを二酸化炭素改質用の反応容器(A)に装入し、該凝固スラグを触媒及び熱源として炭化水素の二酸化炭素改質を行うとともに、反応容器(A)内の凝固スラグを所定時間毎に新たな凝固スラグと入れ替えることを特徴とする一酸化炭素と水素を含有する混合ガスの製造方法。 - 650℃以上の凝固スラグを反応容器(A)内に装入し、該凝固スラグを触媒及び熱源として炭化水素の二酸化炭素改質を行うことを特徴とする請求項3に記載の一酸化炭素と水素を含有する混合ガスの製造方法。
- 炭化水素を触媒の存在下で二酸化炭素改質し、一酸化炭素と水素を含む混合ガスを生成させるプロセスにおいて、溶融した製鋼スラグを凝固させるスラグ凝固プロセスで得られた高温の凝固スラグを二酸化炭素改質用の反応容器(A)に装入し、該凝固スラグを触媒及び熱源として炭化水素の二酸化炭素改質を行うとともに、反応容器(A)内の凝固スラグを所定時間毎に新たな凝固スラグと入れ替え、
反応容器(A)から取り出された凝固スラグを製品スラグに加工することを特徴とするスラグの製造方法。 - 650℃以上の凝固スラグを反応容器(A)内に装入し、該凝固スラグを触媒及び熱源として炭化水素の二酸化炭素改質を行うことを特徴とする請求項5に記載のスラグの製造方法。
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