JP5205568B2 - ジメチルエーテルの製造方法および製造装置 - Google Patents
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Description
2H2+CO→CH3OH・・・(1)
2CH3OH→CH3OCH3+H2O・・・(2)
CO+H2O→H2+CO2・・・(3)
ジメチルエーテルの合成法としては、間接法と直接法とがあり、間接法では上記反応式(1)および(2)によってジメチルエーテルが合成される。一方、直接法では上記反応式(1)〜(3)の反応が同時に起こる。上記反応式(1)〜(3)で示される反応をまとめると、下記反応式(4)として示すことができる。
3H2+3CO→CH3OCH3+CO2・・・(4)
上記反応式(4)から、ジメチルエーテルの合成において、水素および一酸化炭素の濃度が高い程、ジメチルエーテルの収率が増加することがわかる。またジメチルエーテルの合成反応系中に水蒸気が存在すると、一酸化炭素が減少してしまうことが、上記反応式(3)からわかる。またジメチルエーテルの合成反応系中に二酸化炭素が存在すると、ジメチルエーテルの合成反応が抑制されてしまうことが上記反応式(4)からわかる。
Okumura,Y. et al., [加圧下におけるバイオマスの熱分解・ガス化特性]日本機会学会論文集(B編), Vol.73, No.731, 1434-1441(2007)
(i)二酸化炭素および酸素からなるガス化剤と、バイオマスとを加熱しつつ反応させて、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成させるガス化工程と、
(ii)前記ガス化工程によって生成した合成ガスに含まれるタール、硫黄酸化物、および窒素化合物からなる群から選択される1つ以上を除去するガス精製工程Aと、
(iii)前記ガス精製工程Aによって処理された合成ガスに含まれる二酸化炭素および水蒸気を除去するガス精製工程Bと、
(iV)前記ガス精製工程Bによって処理された合成ガスをジメチルエーテル合成触媒上で反応させてジメチルエーテルを合成するジメチルエーテル合成工程とを含み、
上記ガス化工程、ガス精製工程A、ガス精製工程B、およびジメチルエーテル合成工程は大気圧を超える加圧条件下で行われることを特徴としている。
(1)大気圧を超える内圧に耐性を有し、バイオマスを熱化学的に分解して水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成させるためのガス化部と、
(2)前記ガス化部から生成した合成ガスが内部に導入可能にガス化部と接続され、当該合成ガスに含まれるタール、硫黄酸化物、および窒素化合物からなる群から選択される1つ以上を吸着し得るガス精製剤Aが充填され、かつ大気圧を超える内圧に耐性を有するガス精製部Aと、
(3)前記ガス精製部Aを経由した合成ガスが内部に導入可能にガス精製部Aと接続され、当該合成ガスに含まれる二酸化炭素および水蒸気を吸着し得るガス精製剤Bが充填され、かつ大気圧を超える内圧に耐性を有するガス精製部Bと、
(4)前記ガス精製部Bを経由した合成ガスが内部に導入可能にガス精製部Bと接続され、ジメチルエーテル合成触媒が充填され、かつ大気圧を超える内圧に耐性を有する、当該合成ガスをジメチルエーテル合成触媒上で反応させてジメチルエーテルを合成するためのジメチルエーテル合成部と、を備えることを特徴としている。
本発明に係るジメチルエーテルの製造方法(以下「本発明のDME製造方法」という)を実施する際に好ましく適用され、かつ本発明に係るジメチルエーテルの製造装置(以下「本発明のDME製造装置」という)を説明する。ただし、本発明のDME製造方法は、本発明のDME製造装置を用いた場合に限定されるものではない。
ガス化部(1)は、バイオマスを熱化学的に分解して水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成させるための手段であって、ガス化部(1)は、原料であるバイオマスおよびガス化剤が仕込まれる炉(1a)と、当該原料が熱分解される温度まで加熱することができる加熱手段(1b)とを少なくとも備えている。また、本発明のDME製造方法では、後述のごとくガス化工程を、大気圧を超える加圧条件下で行うため、ガス化部(1)(特に炉(1a))は大気圧を超える内圧に耐性を有するもので構成されている必要がある。
ガス精製部A(2)は、上記ガス化部(1)から生成した合成ガスに含まれるタール、硫黄酸化物、および窒素化合物からなる群から選択される1つ以上を除去するための手段であり、タール、硫黄酸化物、および窒素化合物からなる群から選択される1つ以上を吸着し得るガス精製剤Aが充填されている。ガス精製部A(2)と上記ガス化部(1)とは、ガス化部(1)において生成した合成ガスをガス精製部A(2)の内部に導入することが可能なように接続されている。
ガス精製部B(3)は、上記ガス精製部A(2)を経由した合成ガスに含まれる二酸化炭素および/または水蒸気を除去するための手段であり、二酸化炭素および/または水蒸気を吸着し得るガス精製剤Bが充填されている。またガス精製部B(3)と上記ガス精製部A(2)とは上記ガス精製部A(2)を経由した合成ガスをガス精製部B(3)の内部に導入することが可能なように接続されている。
CO2+CaO→CaCO3・・・(8)
CO2+Ca(OH)2→CaCO3+H2O・・・(9)
H2O+CaO→Ca(OH)2・・・(10)
ガス精製部B(3)では、上記の反応が複雑に進行し、二酸化炭素および水蒸気が除去される。これにより、水素および一酸化炭素の分圧が増加した合成ガスを得ることが可能となる。
ジメチルエーテル合成部(4)は、前記ガス精製部B(3)を経由した合成ガスをジメチルエーテル合成触媒の触媒作用によってジメチルエーテルを合成するための部材であり、その内部にジメチルエーテル合成触媒が充填されている。またジメチルエーテル合成部(4)と上記ガス精製部B(3)とは上記ガス精製部B(3)を経由した合成ガスをジメチルエーテル合成部(4)の内部に導入することが可能なように接続されている。
原料供給部(5)は、上記ガス化部に対して、原料であるバイオマスおよびガス化剤を供給するための手段であり、例えばバイオマス供給部(5a)およびガス化剤供給部(5b)からなる。
ジメチルエーテル回収部(6)は、ジメチルエーテル合成部(4)で合成されたジメチルエーテルを回収するための手段である。ジメチルエーテルは常温では気体であるが、水素(沸点−252.9℃)、一酸化炭素(沸点−191.5℃)、メタン(沸点−161.49℃)、二酸化炭素(−78.5℃)と比較し、沸点が−24.8℃と高いため、冷却することにより、ジメチルエーテルに混在する気体(水素、一酸化炭素、メタン、二酸化炭素)とジメチルエーテルとを容易に分離することができる。
本発明のDME製造方法は、大気圧を超える加圧条件下、および高温条件下で行われる。よって、本発明のDME製造装置の各部を接続するための部材(例えば管)は加圧条件および高温条件下に耐え得るもので構成されている必要がある。なお、DME製造装置(100)には、装置内部の気圧(内圧)を調整するための背圧レギュレーター(7)が設置されている。この背圧レギュレーター(7)によれば、ジメチルエーテル製造時の圧力を所望の条件に設定することができるとともに、過剰な内圧が装置にかかることによる装置の爆発を防止することができる。DME製造装置(100)においては背圧レギュレーター(7)がジメチルエーテル合成部(4)とコールドトラップ(6a)との間に接続されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、原料供給部(5)とガス化部(1)との間、ガス化部(1)とガス精製部A(2)との間、ガス精製部A(2)とガス精製部B(3)との間、または、ガス精製部B(3)とジメチルエーテル合成部(4)との間に設置されていてもよい。また背圧レギュレーター(7)は単数である必要はなく、複数設置されていてもよい。
本発明のDME製造装置のその他の実施形態に係るDME製造装置(200)の模式図を図2に示す。DME製造装置(200)は、ガス精製部B(3)で回収された二酸化炭素をガス化剤として利用し得るようになっている点において上述のDME製造装置(100)と異なっている。それ以外の構成についてはDME製造装置(100)と同様である。かかる構成によって原料利用率をさらに高めることができる。なお、DME製造装置(100)と共通する部材についてはDME製造装置(100)の説明を援用する。
CaCO3→CaO+CO2・・・(11)
上記反応で得られた二酸化炭素は圧縮機(8)によって加圧された後、ガス化剤供給部(5b)を介して(または介さずに)ガス化部(1)へ導入される。また上記反応で得られた酸化カルシウムはガス精製部Bにおいて再利用されてもよい。
(9)その他のDME製造装置−2
本発明のDME製造装置のその他の実施形態に係るDME製造装置(300)の模式図を図3に示す。DME製造装置(300)は、ジメチルエーテル回収部(6)で回収されたジメチルエーテルに混在する気体(水素、一酸化炭素、メタン、二酸化炭素)を、ジメチルエーテル合成用の原料またはガス化剤として利用し得るようになっている点において上述のDME製造装置(100)と異なっている。それ以外の構成についてはDME製造装置(100)と同様である。かかる構成によって原料利用率をさらに高めることができる。なお、DME製造装置(100)と共通する部材についてはDME製造装置(100)の説明を援用する。
本発明のDME製造装置のその他の実施形態に係るDME製造装置(400)の模式図を図4に示す。DME製造装置(400)は、ガス精製部B(3)で回収された二酸化炭素をガス化剤として利用し得るようになっており、かつジメチルエーテル回収部(6)でジメチルエーテルと分離された気体(水素、一酸化炭素、メタン、二酸化炭素)を、ジメチルエーテル合成用の原料またはガス化剤として利用し得るようになっている点において上述のDME製造装置(100)と異なっている。つまりDME製造装置(400)はDME製造装置(200)とDME製造装置(300)とを組み合わせた構成となっている。よって、DME製造装置(400)における部材の説明は、DME製造装置(100)、DME製造装置(200)、DME製造装置(300)の説明を援用できる。かかる構成によって原料利用率をさらに高めることができる。
本発明のDME製造方法の一実施形態を上記本発明のDME製造装置を用いて説明する。ただし、本発明のDME製造方法は、本発明のDME製造装置を用いた場合に限定されるものではない。なお、本発明のDME製造方法の説明において、上記DME製造装置の説明を適宜援用することができる。
(i)二酸化炭素および酸素を含み、かつバイオマスの熱化学的分解反応に不活性な気体の濃度が5体積%未満であり、水蒸気含量が5体積%未満であるガス化剤と、バイオマスとを加熱しつつ反応させて、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成させるガス化工程と、
(ii)前記ガス化工程によって生成した合成ガスに含まれるタール、硫黄酸化物、および窒素化合物からなる群から選択される1つ以上を除去するガス精製工程Aと、
(iii)前記ガス精製工程Aによって処理された合成ガスに含まれる二酸化炭素および水蒸気を除去するガス精製工程Bと、
(iV)前記ガス精製工程Bによって処理された合成ガスをジメチルエーテル合成触媒上で反応させてジメチルエーテルを合成するジメチルエーテル合成工程とを含み、
上記ガス化工程、ガス精製工程A、ガス精製工程B、およびジメチルエーテル合成工程は大気圧を超える加圧条件下で行われることを特徴としている。
以下に、各工程を説明する。
ガス化工程は、大気圧を超える加圧条件下で、ガス化剤とバイオマスとを加熱しつつ反応させて、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成させる工程である。本発明のDME製造方法のガス化工程で使用するガス化剤は、二酸化炭素および酸素からなる。ここで「ガス化剤は二酸化炭素および酸素からなる」とはガス化剤全体に対する二酸化炭素および酸素の割合が、90体積%以上(好ましくは95体積%以上)であることを意図する。また既述のごとく、ガス化剤として、空気を用いると、ガス化して生成した合成ガス中に窒素等のジメチルエーテルの合成反応に不活性な気体が存在してしまうため、合成ガス(水素および一酸化炭素)の分圧が低下してしまう。「ジメチルエーテルの合成反応に不活性な気体」とは、既述の反応式(1)〜(4)に示されるジメチルエーテルの合成反応に関与しない気体を意味し、例えば窒素、ならびにアルゴン等の希ガス等を意味する。また、ガス化剤として水蒸気を用いた場合、過剰な水蒸気が反応系中に存在すると、上記反応式(3)の反応が進行してしまい、一酸化炭素の濃度が減少し、結果としてジメチルエーテルの収率が低下してしまう。よって、ガス化剤は、ジメチルエーテルの合成反応に不活性な気体の濃度が5体積%未満であり、水蒸気含量が5体積%未満であることが好ましい。さらに二酸化炭素および酸素のみからなるガス化剤であることが最も好ましい。ガス化剤として二酸化炭素を用いると、以下の反応が進行する。
C+CO2→CO・・・(5)
しかし、この反応は、反応速度が遅く、吸熱反応である。そこで、ガス化剤として酸素を同時に供給することによって、バイオマスのガス化速度を向上させるとともに、バイオマスの酸化反応により、ガス化炉内の温度を維持する。
バイオマス中の炭素と酸素の反応は以下のようになる。
C+O2→CO2・・・(6)
C+0.5O2→CO・・・(7)
本発明のDME製造方法では、ガス化炉内の二酸化炭素の濃度が高いため、反応式(6)の反応が抑制され、反応式(7)の反応が進行しやすくなる。よって、ガス化剤として、二酸化炭素および酸素を用いると、ガス化炉内の温度を維持させた状態で、かつ、ガス化速度が大きいガス化が可能となり、また一酸化炭素の濃度を増加させることができる。
ガス精製工程Aは、上記ガス化工程によって生成した合成ガスに含まれるタール、硫黄酸化物、および窒素化合物からなる群から選択される1つ以上を除去する工程である。かかるガス精製工程Aは、上記ガス化工程によって生成した合成ガスに含まれるタール、硫黄酸化物、および窒素化合物からなる群から選択される1つ以上を除去することができる方法であれば特に限定されるものではなく、水などを用いてタールを除去する湿式法であっても、水などを用いない乾式法であってもよい。ただし、上記湿式法では廃水処理が必要であり、またガス化によって得られたガス(一酸化炭素および水素)が100℃以下になってしまい、ジメチルエーテルを合成するために再加熱しなければならないというデメリットがある。よって、活性炭等を用いた乾式法がより好ましいといえる。なお、本発明のDME製造方法は、大気圧を越える加圧条件下でガス化工程を行っているため、タールの生成量が低く、ガス精製工程Aにおいて乾式法を採用しても十分にタール、硫黄酸化物、および窒素化合物からなる群から選択される1つ以上を除去することができる。
ガス精製工程Bは、上記ガス精製工程Aによって処理された合成ガスに含まれる二酸化炭素および水蒸気を除去する工程である。この工程は、ジメチルエーテルの合成反応系中に水蒸気が存在すると、一酸化炭素が減少してしまうこと(反応式(3)を参照のこと)、およびジメチルエーテルの合成反応系中に二酸化炭素が存在すると、ジメチルエーテルの合成反応が抑制されてしまうこと(反応式(4)を参照のこと)を防止するための工程である。かかるガス精製工程Bは本発明者らの独自の発想によるものであり、従来のバイオマスを原料とするジメチルエーテルの製造方法において採用された例はない。
CO2+CaO→CaCO3・・・(8)
CO2+Ca(OH)2→CaCO3+H2O・・・(9)
H2O+CaO→Ca(OH)2・・・(10)
ガス精製部B(3)では、上記の反応が複雑に進行し、二酸化炭素および水蒸気が除去される。これにより、水素および一酸化炭素の分圧が増加した合成ガスを得ることが可能となる。
ジメチルエーテル合成工程は、上記ガス精製工程Bによって得られた合成ガスをジメチルエーテル合成触媒上で反応させてジメチルエーテルを合成する工程である。ジメチルエーテル合成工程は、ガス精製工程Bによって得られた合成ガスをジメチルエーテル合成触媒上で反応させてジメチルエーテルを合成し得る方法であれば、その具体的方法は特に限定されるものではない。例えば、本ジメチルエーテル合成工程は、例えばDME製造装置(100)のジメチルエーテル合成部(4)を用いて実施され得る。
本発明のDME製造方法においては、上記工程の他に、ジメチルエーテル合成工程によって得られたジメチルエーテルを回収するジメチルエーテル回収工程が含まれていてもよい。ジメチルエーテル合成工程を経たジメチルエーテルには、水素、一酸化炭素、メタン、二酸化炭素等が混在している。ジメチルエーテル回収工程は、ジメチルエーテルに混在する気体からジメチルエーテルを分離し回収するための工程である。ジメチルエーテルは常温では気体であるが、水素(沸点−252.9℃)、一酸化炭素(沸点−191.5℃)、メタン(沸点−161.49℃)、二酸化炭素(−78.5℃)と比較し、沸点が−24.8℃と高いため、冷却することにより、ジメチルエーテルに混在する気体(水素、一酸化炭素、メタン、二酸化炭素)とジメチルエーテルとを容易に分離することができる。ジメチルエーテル回収工程では上記の原理を利用してジメチルエーテルを回収し得る工程であれば特に限定されえるものではない。例えば、本ジメチルエーテル回収工程は、例えばDME製造装置(100)のジメチルエーテル回収部(6)を用いて実施され得る。
本発明のDME製造方法は、ガス化工程時のタール等の生成を抑制するとともに、ジメチルエーテル合成工程時における合成ガスの圧縮工程を省き、かつジメチルエーテルの合成反応を促進するために、上記のごとくガス化工程からジメチルエーテル合成工程までの工程を加圧条件下で行っている。よって、ガス化工程からジメチルエーテル合成工程までの工程は、各工程間の移行時においても加圧条件下で行われる必要がある。また上記工程を行う装置内の圧力を制御するとともに、過剰な内圧が装置にかかることによる装置の爆発を防止するために、背圧レギュレーター等の圧力調整を行い得る部材を用いて装置内の圧力を制御することが好ましい。
以下に示す実施例、参考例および比較例は、特記しない限り下記のようにして行われた。実験装置としては、図1に示すDME製造装置(100)が用いられた。バイオマス試料はスクリューフィーダー(バイオマス供給部(5a))により、ガス化部(1)に導入された。バイオマス試料の導入量は、スクリューの回転速度を変化させることにより調整した。実施例および比較例において、バイオマス試料の導入速度は0.16g/分(=6×10-3 炭素−モル/分)とした。
バイオマスは粒径0.5〜2mmに粉砕した米松(別名:レッドファー、ピゥゼットサウンドパイン、ダグラスツリー、モンタナファー)を用い、0.16g/分でバイオマス供給手段(1)(スクリューフィーダー)によってガス化部(1)内に供給した。ガス化剤として空気を用い、20ml/分でガス化部(1)内へ供給した。ガス化部(1)の炉(1a)内の温度を800℃にセットしてガス化工程を行った。ガス精製工程Aは活性炭を用いて行われた。この時の合成ガスの温度は400℃であった。上記工程は大気圧条件下で行われた。
(炭素の分布)
チャー中の炭素:14.5質量%
合成ガス中の炭素:51.6質量モル%
バイオマス中に残存する炭素:33.9質量%
ただし、チャー中の炭素は、チャー中の灰分が15質量%であるとして算出した。
(収集した合成ガス中の炭素化合物の組成)
CO:30.17体積%
CO2:12.89体積%
CH4:7.75体積%
C2H4:2.49体積%
C2H6:0.52体積%
C3H6:0.40体積%
C3H8:0.03体積%
〔参考例1〕
1MPaの加圧条件下で各工程を行う以外は、参考例1と同様にした。供給した試料中の炭素が残渣(チャー)中、ガス中にどれくらい分布しているか調べた。また、ガス化により生成したガスを収集し、そのガス中の炭素化合物の組成を調べた。
(炭素の分布)
チャー中の炭素:21.6質量%
合成ガス中の炭素:62.0質量%
バイオマス中に残存する炭素:16.4質量%
(収集した合成ガス中の炭素化合物の組成)
CO:12.91体積%
CO2:16.78体積%
CH4:6.18体積%
C2H4:0.09体積%
C2H6:0.28体積%
C3H6:N.D.
C3H8:N.D.
ここで、N.D.は検出限界以下であったことを示している。
バイオマスは粒径0.5〜2mmに粉砕した米松を用い、0.16g/分でバイオマス供給手段(1)(スクリューフィーダー)によってガス化部(1)内に供給した。ガス化剤として空気を用い、50ml/分でガス化部(1)内へ供給した。ガス化部(1)の炉(1a)内の温度を900℃にセットしてガス化工程を行った。ガス精製工程Aは活性炭を用いて行われた。この時の合成ガスの温度は400℃であった。ジメチルエーテル合成工程は既述のジメチルエーテル合成用触媒を用いて行われ、ジメチルエーテル合成工程が行われる雰囲気温度(ジメチルエーテル合成温度)は250℃であった。
(合成ガス組成)
H2:26.0体積%
CO:23.9体積%
CO2:20.1体積%
CH4:11.3体積%
N2:18.7体積%
(ジメチルエーテルへの転換率)
0.42%
〔参考例2〕
ガス化剤として二酸化炭素および酸素からなるガス化剤(CO2:O2=75体積%:25体積%)を用いた以外は比較例2と同様にした。
(合成ガス組成)
H2:34.7体積%
CO:31.8体積%
CO2:28.2体積%
CH4:4.5体積%
N2:0.4体積%
(ジメチルエーテルへの転換率)
1.97%
〔実施例1〕
水酸化カルシウムおよび酸化カルシウムを1:1のモル比で混合したガス精製剤Bを、ガス精製部B(3)に充填し、ガス精製工程Bを実施した以外は、参考例2と同様にした。なお、ガス精製工程Bを行った際の雰囲気温度は250℃であった。
(合成ガス組成)
H2:34.7体積%
CO:46.4体積%
CO2:0.8体積%
CH4:15.4体積%
N2:2.5体積%
(ジメチルエーテルへの転換率)
7.11%
比較例2および参考例2の結果から、ガス化剤を二酸化炭素および酸素からなるガス化剤を使用することにより、ジメチルエーテル転換率が向上した。これは、ガス化によって得られた合成ガス中の窒素濃度が減少し、水素および一酸化炭素濃度が増加したためであると考える。
1a 炉
1b 加熱手段
2 ガス精製部A
3 ガス精製部B
4 ジメチルエーテル合成部
5 原料供給部
5a バイオマス供給部
5b ガス化剤供給部
6 ジメチルエーテル回収部
6a コールドトラップ
6b 乾式ガスメーター
6c ガスバッグ
7 背圧レギュレーター
8 圧縮機
100 DME製造装置
200 DME製造装置
300 DME製造装置
400 DME製造装置
Claims (14)
- (i)二酸化炭素および酸素からなり、ガス化剤全体に対する二酸化炭素および酸素の割合が90体積%以上であるガス化剤と、バイオマスとを加熱しつつ反応させて、水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成させるガス化工程と、
(ii)前記ガス化工程によって生成した合成ガスに含まれるタール、硫黄酸化物、および窒素化合物からなる群から選択される1つ以上を除去するガス精製工程Aと、
(iii)前記ガス精製工程Aによって処理された合成ガスに含まれる二酸化炭素および水蒸気を除去するガス精製工程Bと、
(iV)前記ガス精製工程Bによって処理された合成ガスをジメチルエーテル合成触媒上で反応させてジメチルエーテルを合成するジメチルエーテル合成工程とを含み、
上記ガス化工程、ガス精製工程A、ガス精製工程B、およびジメチルエーテル合成工程は大気圧を超える加圧条件下で行われ、
上記ガス化工程において、ガス化剤として供給する二酸化炭素の量は、供給するバイオマス中の炭素のモル数[C]に対する二酸化炭素のモル数[CO 2 ]の比[CO 2 ]/[C]が0.5以上であることを特徴とするジメチルエーテルの製造方法。 - 上記ガス化剤は、ジメチルエーテルの合成反応に不活性な気体の濃度が5体積%未満であり、かつ水蒸気含量が5体積%未満である、請求項1に記載のジメチルエーテルの製造方法。
- 上記ガス化剤は、二酸化炭素および酸素のみからなる、請求項1に記載のジメチルエーテルの製造方法。
- 上記ガス精製工程Aは乾式法で行われる、請求項1ないし3のいずれか1項に記載のジメチルエーテルの製造方法。
- 上記ガス化工程は、800〜1200℃の範囲の温度条件で行われる、請求項1ないし4のいずれか1項に記載のジメチルエーテルの製造方法。
- 上記加圧条件下は、0.2〜5MPaの範囲である、請求項1ないし5のいずれか1項に記載のジメチルエーテルの製造方法。
- (1)大気圧を超える内圧に耐性を有し、バイオマスを熱化学的に分解して水素および一酸化炭素を含む合成ガスを生成させるためのガス化部と、
(2)前記ガス化部から生成した合成ガスが内部に導入可能にガス化部と接続され、当該合成ガスに含まれるタール、硫黄酸化物、および窒素化合物からなる群から選択される1つ以上を吸着し得るガス精製剤Aが充填され、かつ大気圧を超える内圧に耐性を有するガス精製部Aと、
(3)前記ガス精製部Aを経由した合成ガスが内部に導入可能にガス精製部Aと接続され、当該合成ガスに含まれる二酸化炭素および水蒸気を吸着し得るガス精製剤Bが充填され、かつ大気圧を超える内圧に耐性を有するガス精製部Bと、
(4)前記ガス精製部Bを経由した合成ガスが内部に導入可能にガス精製部Bと接続され、ジメチルエーテル合成触媒が充填され、かつ大気圧を超える内圧に耐性を有する、当該合成ガスをジメチルエーテル合成触媒上で反応させてジメチルエーテルを合成するためのジメチルエーテル合成部と、
(5)二酸化炭素および酸素からなり、ガス化剤全体に対する二酸化炭素および酸素の割合が90体積%以上であるガス化剤を上記ガス化部へ供給する、ガス化剤供給部とを備え、
上記ガス化剤供給部は、ガス化剤として供給する二酸化炭素の量が、バイオマス中の炭素のモル数[C]に対する二酸化炭素のモル数[CO 2 ]の比[CO 2 ]/[C]が0.5以上となるように供給する、ジメチルエーテルの製造装置。 - 上記ガス精製剤Aが活性炭である、請求項7に記載のジメチルエーテルの製造装置。
- 上記ガス精製剤Bに吸着した二酸化炭素を上記ガス化部に導入可能となっている、請求項7または8に記載のジメチルエーテルの製造装置。
- 上記ジメチルエーテル合成部で合成されたジメチルエーテルに混在する気体を上記ガス化部に導入可能となっている、請求項7ないし9のいずれか1項に記載のジメチルエーテルの製造装置。
- 上記ガス化工程において、ガス化剤として供給する酸素の量は、供給するバイオマス中の炭素のモル数[C]に対する酸素のモル数[O 2 ]の比[O 2 ]/[C]が0.5以下である、請求項1ないし6のいずれか1項に記載のジメチルエーテルの製造方法。
- 上記ガス精製工程Bは、酸化カルシウム単独、または水酸化カルシウムと酸化カルシウムとの組合せを用いて行われ、
ガス精製工程Bが水酸化カルシウムと酸化カルシウムとの組合せを用いて行われる場合には、ガス精製工程Bの最後に酸化カルシウム単独を用いてガス精製工程Bが行われることを特徴とする、請求項1ないし6、および請求項11のいずれか1項に記載のジメチルエーテルの製造方法。 - 上記ガス化剤供給部は、ガス化剤として供給する酸素の量が、供給するバイオマス中の炭素のモル数[C]に対する酸素のモル数[O 2 ]の比[O 2 ]/[C]が0.5以下となるように供給する、請求項7ないし10のいずれか1項に記載のジメチルエーテルの製造装置。
- 上記ガス精製部Bは、酸化カルシウムが単独で充填された部材、酸化カルシウムが単独で充填された部材と水酸化カルシウムが単独で充填された部材との組合せ、または水酸化カルシウムと酸化カルシウムとの混合物が充填された部材からなり、
ガス精製部Bの最後は、酸化カルシウムが単独で充填された部材を合成ガスが通過するようになっている、請求項7ないし10、および請求項13のいずれか1項に記載のジメチルエーテルの製造装置。
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