JP2021070616A

JP2021070616A - 一酸化炭素製造装置、化学プラントおよびプラント

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Publication number: JP2021070616A
Application number: JP2019199675A
Authority: JP
Inventors: 晃平吉川; Kohei Yoshikawa; 杉政　昌俊; Masatoshi Sugimasa; 昌俊杉政; 篤宇根本; Atsushi UNEMOTO
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2019-11-01
Filing date: 2019-11-01
Publication date: 2021-05-06
Also published as: WO2021085422A1

Abstract

【課題】低温でのＣＯ生成率が高い一酸化炭素製造装置、化学プラントおよびプラントを提供することを目的とする。【解決手段】上記課題を解決するために、本発明に係る一酸化炭素製造装置は、ＣＯ２およびＨ２を含むガスをＣＯおよびＨ２Ｏを含むガスに変換可能な逆シフト触媒と、Ｈ２Ｏを吸着する吸着材と、を有する反応容器２０を備えることを特徴とする。また、この一酸化炭素製造装置を用いた化学プラントおよびプラントである。【選択図】図２

Description

本発明は、一酸化炭素製造装置、化学プラントおよびプラントに関する。

有機化合物の化学合成においては、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ_２）は重要な原料ガスであり、フィッシャー・トロプシュを代表とする各種反応に用いられる。本ガスは一般には、メタン（ＣＨ_４）を式（１）のように水蒸気（Ｈ_２Ｏ）改質、もしくは式（２）のようにＣＯ_２により改質してＣＯおよびＨ_２を生成する。特許文献１には、ルテニウムを活性成分とする触媒を用い、７００℃から８００℃において、ＣＨ_４およびその他炭化水素を含むガスからＣＯを得る触媒およびＣＯ製造方法が記載されている。
ＣＨ_４＋Ｈ_２Ｏ → ＣＯ＋３Ｈ_２・・・（１）
ＣＨ_４＋ＣＯ_２ → ２ＣＯ＋２Ｈ_２・・・（２）

また、ＣＯの合成方法としては、式（３）のようにＣＯ_２およびＨ_２を原料としてＣＯおよびＨ_２Ｏを生成する逆シフト反応が知られている。特許文献２には、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａの炭酸塩およびＴｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｗ、Ｍｏの複合酸化物を活性成分とする触媒を用い、７００℃以上の温度で逆シフト反応によりＣＯを得る触媒およびＣＯ製造方法が記載されている。
ＣＯ_２＋Ｈ_２ → ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ・・・（３）

特開２００６−４５０４９号公報特開２０１０−１９４５３４号公報

特許文献１、２に記載されたＣＯ製造方法は、いずれも吸熱反応であり、かつ７００℃以上の高温を必要とする。かかる条件においては、高質かつ多量の熱源を必要とすることからさらなる省エネルギー化が望まれる。また、高温においては触媒のシンタリングによる性能劣化、反応容器部材の高耐熱化など、設備費用が増加する懸念がある。
ＣＯ製造において高温が必要とされる主要因は、低温において活性の高い触媒がえられていないこと、および化学平衡上の律速からＣＯ製造が高温ほど有利であること、と考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みたものであり、低温でのＣＯ生成率が高い一酸化炭素製造装置、化学プラントおよびプラントを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る一酸化炭素製造装置は、ＣＯ_２およびＨ_２を含むガスをＣＯおよびＨ_２Ｏを含むガスに変換可能な逆シフト触媒と、Ｈ_２Ｏを吸着する吸着材と、を有する反応容器を備えることを特徴とする。

本発明によれば、低温でのＣＯ生成率が高い一酸化炭素製造装置、化学プラントおよびプラントを提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は以下の実施形態の説明により明らかにされる。

比較例に係る一酸化炭素製造装置実施例１に係る一酸化炭素製造装置実施例２に係る一酸化炭素製造装置実施例３に係る一酸化炭素製造装置

以下に本発明の実施形態を説明する。
本発明は、ＣＯ_２およびＨ_２を含むガスからＣＯを製造する装置、化学プラントおよびプラントであって、ＣＯ_２およびＨ_２を含むガスをＣＯおよびＨ_２Ｏを含むガスに変換可能な逆シフト触媒と、Ｈ_２Ｏを吸着可能なＨ_２Ｏ吸着材を有する反応容器を備える。反応容器中に、逆シフト触媒とＨ_２Ｏ吸着剤とを有する構成とすることにより、逆シフト反応時に副生するＨ_２Ｏを吸着剤が吸着除去することで、化学平衡をＣＯ生成有利に変化させることができる。その結果、通常の逆シフト反応と比較して高いＣＯ転化率を得ることができる。
なお、本明細書において逆シフト触媒とは、ＣＯ_２およびＨ_２からＣＯおよびＨ_２Ｏを生成する逆シフト反応を促進する触媒のことを言う。

＜逆シフト触媒＞
逆シフト触媒としては、活性成分（Ａ群）としてＣｕ、Ｃｏ、Ｍｎから選ばれる少なくとも１種類の元素を含有することが好ましい。これら元素を有することで、逆シフト反応を効率的に進めることができる。活性成分（Ａ群）の前駆体としては、各元素の硝酸塩、酢酸塩、塩化物、水酸化物などが挙げられる。これらの元素の添加方法としては、含浸法、共沈法、混練法、メカニカルアロイング法、蒸着法などが考えられる。

活性成分（Ａ群）の形態としては、酸化物もしくは金属であることが好ましい。活性成分の酸化物を得る方法としては、大気下など酸素を含むガス雰囲気下における焼成などが挙げられる。金属状態の活性成分（Ａ群）を得る方法としては、大気下における焼成を行い、酸化物を形成した後に、Ｈ_２を含むガス雰囲気下における還元処理を行う方法などが挙げられる。また、保管安定性の観点において、前記活性成分（Ａ群）を酸化物の状態としたまま触媒反応容器に充填し、逆シフト反応を行う前にＨ_２ガスを流通させて還元し、金属状態に変化させても良い。

逆シフト触媒としては、担体成分（Ｂ群）として、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｅから選ばれる少なくとも１種類の元素を含む酸化物を有することが好ましい。これら担体成分の中で、特にＣｅを含む酸化物は酸化還元を促進する性能が高く、活性成分（Ａ群）の酸化・還元を促進し、触媒性能を向上させる効果を持つ観点より添加することが好ましい。

担体成分（Ｂ群）はＣｅと、さらにＺｒ，Ｙ，Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｂ、Ｌｕなど希土類元素を含む酸化物であることが更に好ましい。これらの組み合わせにより、酸化・還元反応をさらに促進できる。
活性成分（Ａ群）と、担体成分（Ｂ群）の組成比は、Ｂ群に対してＡ群が０．１重量％以上、３０重量％以下であることが好ましい。より好ましくは１重量％以上、１０重量％以下である。

以下、逆シフト触媒の例および特性を実験結果に基づき説明する。
＜触媒の作製＞
以下に示す方法で、触媒Ａ及び触媒１〜７を作製した。

（触媒Ａ）
比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上の粉状ＣｅＯ_２１０ｇに、金属Ｆｅ換算でＣｅＯ_２重量に対し１０ｗｔ％となるよう硝酸Ｆｅ水溶液を含浸・乾燥させた。その後、大気雰囲気下、５００℃にて１時間焼成した後、水素雰囲気下、５００℃にて１時間還元処理を実施した。

（触媒１）
比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上の粉状ＣｅＯ_２１０ｇに、金属Ｃｕ換算でＣｅＯ_２重量に対し１０ｗｔ％となるよう硝酸Ｃｕ水溶液を含浸・乾燥させた。その後、大気雰囲気下、５００℃にて１時間焼成した後、水素雰囲気下、５００℃にて１時間還元処理を実施した。

（触媒２）
比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上の粉状ＣｅＯ_２１０ｇに、金属Ｃｏ換算でＣｅＯ_２重量に対し１０ｗｔ％となるよう硝酸Ｃｏ水溶液を含浸・乾燥させた。その後、大気雰囲気下、５００℃にて１時間焼成した後、水素雰囲気下、５００℃にて１時間還元処理を実施した。

（触媒３）
比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上の粉状ＣｅＯ_２１０ｇに、金属Ｍｎ換算でＣｅＯ_２重量に対し１０ｗｔ％となるよう硝酸Ｍｎ水溶液を含浸・乾燥させた。その後、大気雰囲気下、５００℃にて１時間焼成した後、水素雰囲気下、５００℃にて１時間還元処理を実施した。

（触媒４）
比表面積が２００ｍ^２／ｇ以上の粉状ＳｉＯ_２１０ｇに、金属Ｃｕ換算でＳｉＯ_２重量に対し１０ｗｔ％となるよう硝酸Ｃｕ水溶液を含浸・乾燥させた。その後、大気雰囲気下、５００℃にて１時間焼成した後、水素雰囲気下、５００℃にて１時間還元処理を実施した。

（触媒５）
比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上の粉状Ａｌ_２Ｏ_３１０ｇに、金属Ｃｕ換算でＡｌ_２Ｏ_３重量に対し１０ｗｔ％となるよう硝酸Ｃｕ水溶液を含浸・乾燥させた。その後、大気雰囲気下、５００℃にて１時間焼成した後、水素雰囲気下、５００℃にて１時間還元処理を実施した。

（触媒６）
比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上の粉状ＺｒＯ_２１０ｇに、金属Ｃｕ換算でＺｒＯ_２重量に対し１０ｗｔ％となるよう硝酸Ｃｕ水溶液を含浸・乾燥させた。その後、大気雰囲気下、５００℃にて１時間焼成した後、水素雰囲気下、５００℃にて１時間還元処理を実施した。

（触媒７）
比表面積が１００ｍ^２／ｇ以上の粉状Ａｌ_２Ｏ_３１０ｇに、金属Ｃｕ換算でＡｌ_２Ｏ_３重量に対し２４ｗｔ％となるよう硝酸Ｃｕ水溶液を含浸・乾燥させた。その後、大気雰囲気下、５００℃にて１時間焼成した後、水素雰囲気下、５００℃にて１時間還元処理を実施した。

＜触媒評価試験＞
上述したとおりに調製した触媒粉末をプレス成形後に破砕してペレット化した。その後、メスシリンダーにて各ペレット３ｍＬを計量し、触媒反応容器に充填した。測定時の反応ガスはＣＯ_２（２％）−Ｈ_２（８％）−Ｎ_２（ｂａｌａｎｃｅ）とした。反応ガスの滞留時間は０．２秒とした。

＜結果の検討＞
表１に各触媒の試験結果を示す。触媒Ａでは低温（５００℃）において、ＣＨ_４が選択的に生成された。一方、触媒１〜７では低温（５００℃）においてＣＯが選択的に生成された。これは触媒１〜７は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎを含む逆シフト触媒であるためであると考えられる。また、Ｃｕ、Ｃｏ、ＭｎのうちＣｕを含む逆シフト触媒ではさらに低温である２００℃から３００℃におけるＣＯ生成率が高いことがわかる。さらに、担体成分としてＣｅＯ_２を選択した場合に特にＣＯ生成率が高いことがわかった。
本結果より、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎのいずれかの元素を活性成分として含む逆シフト触媒は、従来よりも低温において逆シフト反応を選択的に進めることがわかった。

＜吸着材＞
以下、最適なＨ_２Ｏ吸着材の詳細を示す。
逆シフト触媒と併用する吸着材としては、Ｓｉ、Ａｌから選ばれる少なくとも１種類の元素を含む酸化物を有することが好ましく、Ｓｉ、Ａｌを含むゼオライトであることがより好ましい。

ゼオライトは、Ｓｉと、Ａｌと、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｃａ及びＭｇから選ばれる少なくとも１種類の元素を含んでも良い。
ゼオライトの細孔径は１０オングストローム以下が好ましい。より好ましくはＨ_２Ｏが細孔に入りやすく、かつＣＯが細孔内に入りにくい３オングストローム以上４オングストローム以下である。
ゼオライトの結晶形は種々考えうるが、Ｈ_２Ｏの吸着選択性を高める上で、Ａ型、Ｘ型、ＬＳＸ型が好ましい。特に好ましくはＡ型である。更に好ましくは、Ａ型かつＫ、Ｎａ、Ｃａから選ばれる少なくとも１種類の元素を含むゼオライトであることが好ましい。さらに、細孔系の制御の観点から、Ｋを含むことが特に好ましい。
ゼオライトのＳｉ／Ａｌ比は様々であるが、好ましくは元素比で１００以下、さらに好ましくは１０以下である。なお、１オングストロームは０．１ｎｍである。

逆シフト触媒と、Ｈ_２Ｏ吸着材の組成比は触媒活性および吸着容量により様々に設定できるが、好ましくは逆シフト触媒／Ｈ_２Ｏ吸着材の重量比で１０以下、より好ましくは１以下である。

以下、本願の装置構成の詳細を実施例を用いて示す。以下の説明は本発明の内容の具体例を示すものであり、本発明がこれらの説明に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更及び修正が可能である。また、本発明を説明するための全図において、同一の機能を有するものは、同一の符号を付け、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

（比較例）
まず、比較例を説明する。図１に、逆シフト触媒を用いた比較例１に係わる一酸化炭素製造装置１００の構成を示す。比較例１の一酸化炭素製造装置１００は、ＣＯ_２含有ガス源、Ｈ_２含有ガス源、ＣＯ_２含有ガスの流量を制御する流量制御機器１と、Ｈ_２含有ガス源の流量を制御する流量制御機器２と、調整した触媒（ＣｕおよびＣｅＯ_２を含有する逆シフト触媒）１０ｋｇを充填した触媒塔１０（反応容器）と、触媒塔１からＣＯ含有ガスを排出するための配管設備（不図示）より構成される。触媒塔１０は電気炉により５００℃に熱されている。ＣＯ_２含有ガスは１００％ＣＯ_２、Ｈ_２含有ガスは１００％Ｈ_２を用いた。触媒塔１０に流通するＣＯ_２、およびＨ_２を含有するガスは全圧で１気圧に設定されている。なお、１気圧は１０１３．２５ｈｐである。

本構成において、触媒塔１０にＣＯ_２、Ｈ_２をモル比にて１：４にて流通させた結果、流通ＣＯ_２の５０％を逆シフト反応によりＣＯに変換したが、本濃度以上の純度を得ることは化学平衡の律速により困難であった。

＜実施例１＞
図２に、実施例１に係る一酸化炭素製造装置２００の構成を示す。反応容器（複合塔２０）が触媒を１０ｋｇ、Ｋを含有するＡ型ゼオライト１０ｋｇを充填していること以外、一酸化炭素製造装置１００と同様の構成である。

複合塔２０は電気炉により３００℃に熱されている。ＣＯ_２含有ガスは１００％ＣＯ_２、Ｈ_２含有ガスは１００％Ｈ_２を用いた。複合塔２０に流通するＣＯ_２、およびＨ_２を含有するガスは全圧で１気圧に設定されている。

本構成において、複合塔２０にＣＯ_２、Ｈ_２をモル比にて１：４にて流通させた結果、逆シフト触媒反応において副生するＨ_２Ｏを前記ゼオライトが吸着除去することで流通ＣＯ_２の１００％を逆シフト反応によりＣＯに変換した。その後、Ｈ_２Ｏ吸着材におけるＨ_２Ｏ吸着が飽和した後は、流通ＣＯ_２の２５％がＣＯに変換された。
すなわち、一酸化炭素製造装置２００によって高純度のＣＯを含有するガスを一時的に得ることができた。

上記実施例におけるＣＯ_２およびＨ_２の流量比は流量制御装置により調整可能である。例えば、ＣＯ含有ガスをフィッシャートロプシュ反応やメタノール合成に用いる場合には、反応後のガス組成はモル比にてＣ０：Ｈ_２＝１：２であることが好ましい。このような組成の反応後ガスを得るためには、流量制御装置は、ＣＯ_２とＨ_２の割合がモル比にて１．０以上４．０以下となるようにＣＯ２含有ガスとＨ２含有ガスの流量を制御することが好ましい。例えば入り口ガスのＣＯ_２、Ｈ_２比をモル比にてＣＯ_２：Ｈ_２＝１：３で設定しても良い。流量制御機器としては、圧力差により制御する流量調整弁、電力により能動的にガスを流通させるブロア、圧縮機などの機器が挙げられる。

＜実施例２＞
図３に、実施例２に係る一酸化炭素製造装置３００の構成を示す。実施例２の一酸化炭素製造装置３００は、実施例１の一酸化炭素製造装置２００に加え、反応前ガスを加熱し、複合塔２０（反応容器）を加熱するための機器として熱交換器３１、ボイラ３２、ボイラ排ガスを流通するための配管、ボイラ排ガスからＣＯ_２を回収、濃縮するためのＣＯ_２回収装置３３、Ｈ_２含有ガスを得るための装置としてＨ_２Ｏ電解装置３４、複合塔２０内を減圧するための減圧装置３５、減圧装置３５から排出されるＨ_２Ｏ含有ガスをＣＯ_２回収装置３３の加熱源として用いるための配管を備える。複合塔２０で生成したＣＯ含有ガスは、例えば、化学プラントに用いることができる。

熱交換器３１には、ＣＯ_２含有ガスおよびたＨ_２含有ガスと、加熱用ガスと、が流通し、加熱用ガスとの熱交換によりＣＯ_２含有ガスおよびＨ_２含有ガスが加熱される。加熱用ガスとしては、たとえば、ボイラ排ガス（燃焼排ガス）が用いられる。なお、図３において複合塔２０を加熱する機器は熱交換器３１を例示したが、複合塔を加熱冷却できる温度調整装置であれば良い。

複合塔２０では逆シフト反応およびＨ_２Ｏ吸着により内部ガスの比重が重くなるため、反応後ガスは下方に移動しやすい。本構成においては、触媒反応は複合塔２０の上部から進むことから、吸着材におけるＨ_２Ｏ吸着飽和は複合塔２０の上部に特に顕著となる。本特性を利用する上で、ＣＯ_２含有ガスおよびＨ_２含有ガスを混合したガスを流通させる配管は複合塔２０の上部に接続することが好ましい。ここで、上部とは、複合塔２０の鉛直方向中心より上側を意味する。

一酸化炭素製造装３００は、吸着したＨ_２Ｏを脱離するために、複合塔２０の内部を減圧する減圧装置３５と、減圧装置３５と複合塔２０とを接続する配管を備えていてもよい。脱離したＨ_２ＯがＨ_２Ｏ吸着材に再吸着される事象を防ぐために、減圧装置３５と接続する配管は複合塔２０上部に接続することが好ましい。減圧装置３５としては、例えば、コンプレッサーや圧縮機などが挙げられる。

複合塔２０には、複合塔の内部温度を計測する温度計測装置を設置することがより好ましい。温度計測装置としては、例えば、熱電対を用いることができる。触媒の反応条件設定のほか、逆シフト反応の吸熱による温度低下、およびＨ_２Ｏ吸着の発熱による温度上昇を検知することが可能である。特に、Ｈ_２Ｏ吸着材の吸着飽和を検知する上でＨ_２Ｏ吸着熱の検知は特に有効であり、複合塔２０内部に複数設置しても良い。

ボイラ排ガスからＣＯ_２を回収、濃縮するためのＣＯ_２回収装置３３としては、温度スイング式吸着分離装置、圧力スイング式吸着分離装置、もしくはアミンによる化学吸収装置を利用可能である。

一酸化炭素製造装３００で得られたＣＯ含有ガスは、化学プラントに用いても良い。例えば、化学プラントでのフィッシャートロプシュ反応やメタノールの合成にＣＯ製造装置で製造されたＣＯ含有ガスを用いることができる。
本装置を用いて、高濃度のＣＯを継続的に製造するフローを以下に示す。

（１．減圧工程）
Ｈ_２Ｏ吸着材の前処理として、減圧によるＨ_２Ｏ脱離を行う工程である。複合塔２０に接続された減圧装置３５を用い、複合塔２０内部を０．０５気圧以下に減圧し、Ｈ_２Ｏ吸着材からＨ_２Ｏを脱離させる。減圧装置３５の排出側の圧力は２．０気圧に設定されており、脱離させたＨ_２ＯはＣＯ_２回収装置３３内の熱交換器３１を通じて熱源として用いられる。

（２．昇圧工程）
減圧工程の後、ＣＯ_２含有ガスおよびＨ_２含有ガスを熱交換器３１を通して３００℃に加熱し、複合塔２０に流通させる。複合塔２０の内圧が所定の圧力（本例では１．０気圧）となるまでは、弁などを用いて複合塔２０からガスの排出を抑止する。

（３．反応工程）
ＣＯ_２含有ガスおよびＨ_２含有ガスを熱交換器３１を通して３００℃に加熱し、複合塔１に流通させる。複合塔１にＣＯ_２、Ｈ_２をモル比にて１：４にて流通させた結果、逆シフト触媒反応において副生するＨ_２Ｏを前記ゼオライトが吸着除去することで流通ＣＯ_２の１００％を逆シフト反応によりＣＯに変換する。複合塔２０内部に設置された温度計測器により、所定位置におけるＨ_２Ｏの吸着飽和を検知した場合には、ガス流通を停止し、再度１．減圧工程を行う。

上記フローにより、本願の一酸化炭素製造装置においては継続的に高純度のＣＯを製造することが可能となる。

＜実施例３＞
図４に実施例３に係る一酸化炭素製造装置４００の構成を示す。実施例３の一酸化炭素製造装置４００は、実施例２の一酸化炭素製造装３００に、ＣＯ_２含有ガスを加圧する加圧装置４１および、Ｈ_２含有ガスを加圧する加圧装置４２を設置する。実施例３によれば、ＣＯ_２含有ガスおよびＨ_２含有ガスを加圧して複合塔２０に流通させることができる。
一酸化炭素製造装置４００を用いて、高濃度のＣＯを継続的に製造するフローを以下に示す。

（１．減圧工程）
Ｈ_２Ｏ吸着材の前処理として、減圧によるＨ_２Ｏ脱離を行う工程である。複合塔２０に接続された減圧装置３５を用い、複合塔２０内部を１．０気圧に減圧し、Ｈ_２Ｏ吸着材からＨ_２Ｏを脱離させる。

（２．昇圧工程）
減圧工程の後、ＣＯ_２含有ガスおよびＨ_２含有ガスを熱交換器３１を通して３００℃に加熱し、複合塔２０に流通させる。複合塔２０の内圧が所定の圧力（本例では１０．０気圧）となるまでは、弁などを用いて複合塔２０からガスの排出を抑止する。

（３．反応工程）
ＣＯ_２含有ガスおよびＨ_２含有ガスを熱交換器を通して３００℃に加熱し、複合塔２０に流通させる。複合塔２０にＣＯ_２、Ｈ_２をモル比にて１：４にて流通させた結果、逆シフト触媒反応において副生するＨ_２Ｏを前記ゼオライトが吸着除去することで流通ＣＯ_２の１００％を逆シフト反応によりＣＯに変換する。複合塔２０内部に設置された温度計測器により、所定位置におけるＨ_２Ｏの吸着飽和を検知した場合には、ガス流通を停止し、再度１．減圧工程を行う。

上記フローにより、本願（実施例）の一酸化炭素製造装置においては比較的に低温で継続的に高純度のＣＯを製造することが可能となる。本装置においては、従来の逆シフト反応と異なり必要温度が低いことからステンレスなどの金属部材を用いても良い。

１００,２００,３００,４００一酸化炭素製造装置
２０複合塔（反応容器）
３１熱交換器
３２ボイラ
３３ＣＯ_２回収装置
３４Ｈ_２Ｏ電解装置
３５減圧装置
４１,４２加圧装置

Claims

ＣＯを製造する一酸化炭素製造装置であって、
ＣＯ_２およびＨ_２を含むガスをＣＯおよびＨ_２Ｏを含むガスに変換可能な逆シフト触媒と、
Ｈ_２Ｏを吸着する吸着材と、を有する反応容器を備えることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記逆シフト触媒は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎのいずれかの元素を含む第１成分を含むことを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項２に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記第１成分は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎのいずれかの元素の酸化物、又はＣｕ、Ｃｏ、Ｍｎのいずれかの金属であることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記逆シフト触媒が、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｅから選ばれる少なくとも１種類の元素を含む酸化物を第２成分として含むことを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項４に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記第２成分は、Ｃｅと、Ｚｒ、Ｙ，Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｂ、Ｌｕから選ばれる少なくとも一種類の元素と、を含む酸化物であることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記逆シフト触媒は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎのいずれかの元素を含む第１成分と、Ｓｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｅから選ばれる少なくとも１種類の元素を含む酸化物である第２成分と、を含み、
前記第１成分の前記第２成分に対する重量比は、０．１重量％以上３０重量％以下であることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項６に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記第１成分は、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎのいずれかの元素の酸化物、又はＣｕ、Ｃｏ、Ｍｎのいずれかの金属であり、
前記第２成分は、Ｃｅと、Ｚｒ、Ｙ，Ｌａ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｔｂ、Ｌｕから選ばれる少なくとも一種類の元素と、を含む酸化物であることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記吸着材は、Ｓｉ、Ａｌから選ばれる少なくとも１種類の元素を含む酸化物を含むことを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記吸着材は、ゼオライトを含むことを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項９に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記ゼオライトの細孔径が１０オングストローム（１ｎｍ）以下であることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１０に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記ゼオライトの細孔径が３オングストローム（０．３ｎｍ）以上４オングストローム以下（０．４ｎｍ）であることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項９乃至請求項１１のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記ゼオライトは、Ｓｉと、Ａｌと、Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ｃａ及びＭｇから選ばれる少なくとも１種類の元素を含むことを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項９乃至請求項１２のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記ゼオライトの結晶構造は、Ａ型、Ｘ型、ＬＳＸ型のいずれかであることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項９乃至請求項１３のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記ゼオライトのＳｉ／Ａｌ比が元素比で１００以下であることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１乃至請求項１４のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記反応容器に供給するＣＯ_２含有ガスとＨ_２含有ガスの流量を制御する流量制御装置を、さらに備えることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１５に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記流量制御装置は、ＣＯ_２とＨ_２の割合がモル比にて１．０以上４．０以下となるように前記ＣＯ_２含有ガスと前記Ｈ_２含有ガスの流量を制御すること特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１乃至請求項１５のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記反応容器を加熱又は冷却する温度調整装置をさらに備えることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１７に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記温度調整装置は、熱交換器であることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１８に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記熱交換器には、ＣＯ_２含有ガスおよびＨ_２含有ガスと、加熱用ガスと、が流通し、前記加熱用ガスとの熱交換により前記ＣＯ_２含有ガスおよび前記Ｈ_２含有ガスが加熱されることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１９に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記加熱用ガスは、燃焼排ガスであることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１乃至請求項２０のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記反応容器内部を減圧する減圧装置をさらに備えることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項２１に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記減圧装置と前記反応容器とを接続する配管をさらに備え、
前記配管は前記反応容器の上部に接続されていることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項２１又は請求項２２に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記減圧装置から排出されるＨ_２Ｏ含有ガスを、熱源として用いることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１乃至請求項２３のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記Ｈ_２含有ガスを発生するＨ_２Ｏ電解装置をさらに備えることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１乃至請求項２４のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記ＣＯ_２含有ガス及び前記Ｈ_２含有ガスを流通させる配管をさらに備え、
前記配管は、前記反応容器の上部に接続されていることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１乃至請求項２５のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記反応容器の内部の温度を計測する温度測定装置を、さらに備えることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１乃至請求項２６のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置であって、
前記反応容器に供給するＣＯ_２含有ガス及びＨ_２含有ガスを加圧する加圧装置をさらに備えることを特徴とする一酸化炭素製造装置。
請求項１乃至請求項２７のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置を備え、
フィッシャートロプシュ反応に前記一酸化炭素製造装置で製造されたＣＯ含有ガスを用いることを特徴とする化学プラント。
請求項１乃至請求項２７のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置を備え、
前記一酸化炭素製造装置で製造されたＣＯ含有ガスを用いてメタノール合成することを特徴とする化学プラント。
請求項１乃至請求項２７のいずれか一項に記載の一酸化炭素製造装置を備え、
前記一酸化炭素製造装置で製造されたＣＯ含有ガスをボイラにおける燃焼にもちいることを特徴とするプラント。