JPH10259384A - 水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法および製造装置 - Google Patents
水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法および製造装置Info
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- JPH10259384A JPH10259384A JP6615397A JP6615397A JPH10259384A JP H10259384 A JPH10259384 A JP H10259384A JP 6615397 A JP6615397 A JP 6615397A JP 6615397 A JP6615397 A JP 6615397A JP H10259384 A JPH10259384 A JP H10259384A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】メタノール、ジメチルエーテルなどの原料とな
るＨ2・ＣＯ混合ガスを高効率・低コストで製造する方
法及び装置を提供する。 【解決手段】反応炉１００の上段バーナ１０２からバイ
オマス１と水蒸気３、下段バーナ１０１から天然ガス
２、水蒸気３、酸素４を投入し、投入原料の旋回流１
６、１７によって、下段側では天然ガスと酸素の燃焼に
よる高温の燃焼部、上段側に下段の燃焼部による熱とＣ
Ｏ2に接触してバイオマス１をガス化するバイオマス化
部を形成する。ガス化により生成されたＨ2・ＣＯ混合
ガス１１は、上段の旋回流１６の中心部を通って、炉外
に取り出される。
るＨ2・ＣＯ混合ガスを高効率・低コストで製造する方
法及び装置を提供する。 【解決手段】反応炉１００の上段バーナ１０２からバイ
オマス１と水蒸気３、下段バーナ１０１から天然ガス
２、水蒸気３、酸素４を投入し、投入原料の旋回流１
６、１７によって、下段側では天然ガスと酸素の燃焼に
よる高温の燃焼部、上段側に下段の燃焼部による熱とＣ
Ｏ2に接触してバイオマス１をガス化するバイオマス化
部を形成する。ガス化により生成されたＨ2・ＣＯ混合
ガス１１は、上段の旋回流１６の中心部を通って、炉外
に取り出される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はバイオマスと天然ガ
スから水素（Ｈ2）・一酸化炭素（ＣＯ）の混合ガスを
製造する方法と装置、及びその製造装置からメタノール
等を一貫生産する液化有機化合物燃料の合成装置に関す
る。
スから水素（Ｈ2）・一酸化炭素（ＣＯ）の混合ガスを
製造する方法と装置、及びその製造装置からメタノール
等を一貫生産する液化有機化合物燃料の合成装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】特開平７−４１７６７号（以下、引用例
１）に、バイオマスを熱分解してＨ2・ＣＯ混合ガスを
生成し、それからメタノールを製造する方法が開示され
ている。また、文献「Biomass And Hydrocarb Technolo
gy For Removal of Atmospheric CO2（Brookhaven Nati
onal Lavoratory, BNL 4410R,February 1991）」（以
下、引用例２）には、ハイドロカーブ法によってバイオ
マスの熱分解を行う反応装置の記述がある。
１）に、バイオマスを熱分解してＨ2・ＣＯ混合ガスを
生成し、それからメタノールを製造する方法が開示され
ている。また、文献「Biomass And Hydrocarb Technolo
gy For Removal of Atmospheric CO2（Brookhaven Nati
onal Lavoratory, BNL 4410R,February 1991）」（以
下、引用例２）には、ハイドロカーブ法によってバイオ
マスの熱分解を行う反応装置の記述がある。
【０００３】図７に、引用例１に示されているメタノー
ル合成装置を示す。反応炉３００は垂直式レトルトで、
バイオマスを１０００℃、１気圧でガス化する。ここで
得られた生成ガスは水素分が少ないので、水蒸気改質装
置３１０で天然ガスを改質して水素分を補充し、さらに
１５気圧程度に加圧してメタノール合成反応器３２０へ
供給する。水蒸気改質装置３１０は管状の容器で天然ガ
スと水蒸気を反応させ、水素と一酸化炭素に改質する装
置で、熱交換器と同様な構成となるため製造コストが高
い。また、反応に必要な約９００℃の熱は伝熱管を介し
て供給するため、熱損失が無視できない。
ル合成装置を示す。反応炉３００は垂直式レトルトで、
バイオマスを１０００℃、１気圧でガス化する。ここで
得られた生成ガスは水素分が少ないので、水蒸気改質装
置３１０で天然ガスを改質して水素分を補充し、さらに
１５気圧程度に加圧してメタノール合成反応器３２０へ
供給する。水蒸気改質装置３１０は管状の容器で天然ガ
スと水蒸気を反応させ、水素と一酸化炭素に改質する装
置で、熱交換器と同様な構成となるため製造コストが高
い。また、反応に必要な約９００℃の熱は伝熱管を介し
て供給するため、熱損失が無視できない。
【０００４】また、メタノール合成装置へ改質ガスを供
給する際に、ガスを合成に適した温度と圧力にするため
に、熱回収装置３２０とコンプレッサー３３０が必要に
なる。たとえば、改質装置３１０の出口のガス圧力が１
５気圧、ガス温度が９００℃であれば、ガス圧は６０気
圧程度に、ガス温は２６０℃にする。ガスを１／４に圧
縮すると、ガス温が上昇するので、熱回収装置３２０に
は常温近くまで低下できる能力が要求される。
給する際に、ガスを合成に適した温度と圧力にするため
に、熱回収装置３２０とコンプレッサー３３０が必要に
なる。たとえば、改質装置３１０の出口のガス圧力が１
５気圧、ガス温度が９００℃であれば、ガス圧は６０気
圧程度に、ガス温は２６０℃にする。ガスを１／４に圧
縮すると、ガス温が上昇するので、熱回収装置３２０に
は常温近くまで低下できる能力が要求される。
【０００５】引用例２の方法では、投入するバイオマ
ス、化石燃料（天然ガス）及び水蒸気の各量を調整し、
一つの反応装置内で１１００℃以上、５０気圧以上の高
温、高圧で反応させ、Ｈ2・ＣＯ混合ガスを製造する。
ス、化石燃料（天然ガス）及び水蒸気の各量を調整し、
一つの反応装置内で１１００℃以上、５０気圧以上の高
温、高圧で反応させ、Ｈ2・ＣＯ混合ガスを製造する。
【０００６】図８に、この方式による反応装置の構成を
示す。燃焼加熱炉４０２、複数の反応管４００、バーナ
４０１とからなり、高温の加熱炉４０２に複数の反応管
４００を通す構造となる。バーナ４０１には天然ガス２
と空気１５が供給され、天然ガス２の燃焼により燃焼加
熱炉４０２内の温度が反応に必要な高温に保たれる。反
応管４００にはバイオマス１、天然ガス２、水蒸気３が
供給されるが、酸素や空気は供給されない。この方法で
は、天然ガスの水蒸気改質とバイオマスのガス化が同時
進行する。
示す。燃焼加熱炉４０２、複数の反応管４００、バーナ
４０１とからなり、高温の加熱炉４０２に複数の反応管
４００を通す構造となる。バーナ４０１には天然ガス２
と空気１５が供給され、天然ガス２の燃焼により燃焼加
熱炉４０２内の温度が反応に必要な高温に保たれる。反
応管４００にはバイオマス１、天然ガス２、水蒸気３が
供給されるが、酸素や空気は供給されない。この方法で
は、天然ガスの水蒸気改質とバイオマスのガス化が同時
進行する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】引用例１の方法では、
バイオマスガス化が低温、低圧下で行なえる。しかし、
反応炉の外に水蒸気改質器や熱回収装置が必要で、エネ
ルギー効率や生産効率も低い。また、メタノール合成の
ために、混合ガスを５０〜６０気圧にする圧縮動力が必
要で、合成プラント全体での運転コストが高くなる。
バイオマスガス化が低温、低圧下で行なえる。しかし、
反応炉の外に水蒸気改質器や熱回収装置が必要で、エネ
ルギー効率や生産効率も低い。また、メタノール合成の
ために、混合ガスを５０〜６０気圧にする圧縮動力が必
要で、合成プラント全体での運転コストが高くなる。
【０００８】引用例２の方法では、一つの反応装置内で
Ｈ2・ＣＯ混合ガスが製造でき、高圧下で反応を進める
ので、下流で加圧することなくメタノール合成装置等へ
供給できる。しかし、外焚きボイラのように外部から高
温を与えるので、エネルギー効率が低く、燃焼排ガスを
再利用しなければ効率を上げることがでない。また、反
応装置が複雑な構造となるので、大量生産用の設備が作
りにくく、生産コストが高くなる。
Ｈ2・ＣＯ混合ガスが製造でき、高圧下で反応を進める
ので、下流で加圧することなくメタノール合成装置等へ
供給できる。しかし、外焚きボイラのように外部から高
温を与えるので、エネルギー効率が低く、燃焼排ガスを
再利用しなければ効率を上げることがでない。また、反
応装置が複雑な構造となるので、大量生産用の設備が作
りにくく、生産コストが高くなる。
【０００９】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
点を克服し、バイオマスと天然ガスを一つの反応炉で反
応させるシンプルな構造で、生産効率の高いＨ2・ＣＯ
混合ガスの製造方法と装置を提供することにある。ま
た、一つの反応炉で組成を制御したＨ2・ＣＯ混合ガス
を供給して、メタノールまたはジメチルエーテルを一貫
製造する液化有機化合物燃料合成装置を提供することに
ある。
点を克服し、バイオマスと天然ガスを一つの反応炉で反
応させるシンプルな構造で、生産効率の高いＨ2・ＣＯ
混合ガスの製造方法と装置を提供することにある。ま
た、一つの反応炉で組成を制御したＨ2・ＣＯ混合ガス
を供給して、メタノールまたはジメチルエーテルを一貫
製造する液化有機化合物燃料合成装置を提供することに
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する水素
・一酸化炭素混合ガスの製造方法は、バイオマスと天然
ガス及び酸化剤（水蒸気および／または酸素）を原料と
して、１つの反応炉内に、天然ガス、酸素及び水蒸気を
反応させて高温の燃焼を行う天然ガス燃焼部と、その燃
焼による二酸化炭素と熱を用い、バイオマスをガス化し
て前記混合ガスを生成するバイオマスガス反応部とを形
成させ、前記原料の投入割合を調整して水素と一酸化炭
素の生成比率を制御することを特徴とする。
・一酸化炭素混合ガスの製造方法は、バイオマスと天然
ガス及び酸化剤（水蒸気および／または酸素）を原料と
して、１つの反応炉内に、天然ガス、酸素及び水蒸気を
反応させて高温の燃焼を行う天然ガス燃焼部と、その燃
焼による二酸化炭素と熱を用い、バイオマスをガス化し
て前記混合ガスを生成するバイオマスガス反応部とを形
成させ、前記原料の投入割合を調整して水素と一酸化炭
素の生成比率を制御することを特徴とする。
【００１１】あるいは、１つの反応炉の上部から下方に
向けてスラリー状のバイオマスと酸素を投入し、前記反
応炉の下部で天然ガスと酸素を反応させて発生した二酸
化炭素と熱によってバイオマスをガス化する反応部を形
成させることを特徴とする。
向けてスラリー状のバイオマスと酸素を投入し、前記反
応炉の下部で天然ガスと酸素を反応させて発生した二酸
化炭素と熱によってバイオマスをガス化する反応部を形
成させることを特徴とする。
【００１２】上記目的を達成する水素・一酸化炭素混合
ガスの製造装置は、１つの反応炉の下部で天然ガス燃焼
部を形成するように天然ガス、酸素及び水蒸気を投入す
る下段原料供給バーナ、前記反応炉の上部でバイオマス
を前記燃焼部の二酸化炭素と熱でガス化反応させるバイ
オマスガス反応部を形成するようにバイオマス及び水蒸
気を投入する上段原料供給バーナを設けたことを特徴と
する。前記上段原料供給バーナ及び前記下段原料供給バ
ーナは、前記反応炉内に各々の原料を投入して旋回流を
形成するよう構成される。
ガスの製造装置は、１つの反応炉の下部で天然ガス燃焼
部を形成するように天然ガス、酸素及び水蒸気を投入す
る下段原料供給バーナ、前記反応炉の上部でバイオマス
を前記燃焼部の二酸化炭素と熱でガス化反応させるバイ
オマスガス反応部を形成するようにバイオマス及び水蒸
気を投入する上段原料供給バーナを設けたことを特徴と
する。前記上段原料供給バーナ及び前記下段原料供給バ
ーナは、前記反応炉内に各々の原料を投入して旋回流を
形成するよう構成される。
【００１３】上記目的を達成する液化有機化合物燃料合
成装置は、バイオマスと天然ガス及び酸化剤（水蒸気、
酸素）を原料として水素・一酸化炭素の混合ガスを生成
し、この混合ガスからメタノールまたはジメチルエーテ
ルを一貫して合成するものにおいて、バイオマスと酸化
剤（水蒸気）、天然ガスと酸化剤（水蒸気、酸素）を別
々に投入され、天然ガスの燃焼により発生した二酸化炭
素及び熱と接触するバイオマスをガス化する反応部を形
成する１つの反応炉を備え、前記反応炉に投入する各原
料の供給割合を調整して、前記混合ガスの水素と一酸化
炭素の比をメタノールまたはジメチルエーテルの合成に
適応させることを特徴とする。
成装置は、バイオマスと天然ガス及び酸化剤（水蒸気、
酸素）を原料として水素・一酸化炭素の混合ガスを生成
し、この混合ガスからメタノールまたはジメチルエーテ
ルを一貫して合成するものにおいて、バイオマスと酸化
剤（水蒸気）、天然ガスと酸化剤（水蒸気、酸素）を別
々に投入され、天然ガスの燃焼により発生した二酸化炭
素及び熱と接触するバイオマスをガス化する反応部を形
成する１つの反応炉を備え、前記反応炉に投入する各原
料の供給割合を調整して、前記混合ガスの水素と一酸化
炭素の比をメタノールまたはジメチルエーテルの合成に
適応させることを特徴とする。
【００１４】メタノールを製造する場合は、前記反応炉
で生成するＨ2とＣＯの比が２で、ジメチルエーテルを
製造する場合は、Ｈ2とＣＯの比が１となるように、投
入するバイオマス、天然ガス、水蒸気、酸素の量を制御
する。
で生成するＨ2とＣＯの比が２で、ジメチルエーテルを
製造する場合は、Ｈ2とＣＯの比が１となるように、投
入するバイオマス、天然ガス、水蒸気、酸素の量を制御
する。
【００１５】
〔実施形態１〕図２は、本発明を適用した液化有機化合
物燃料の合成プラントの一実施例を示すシステム構成図
である。ここでは、一つの反応炉で生成されるＨ2・Ｃ
Ｏ混合ガスから、メタノール（又はジメチルエーテル）
を製造する一貫システムを示している。
物燃料の合成プラントの一実施例を示すシステム構成図
である。ここでは、一つの反応炉で生成されるＨ2・Ｃ
Ｏ混合ガスから、メタノール（又はジメチルエーテル）
を製造する一貫システムを示している。
【００１６】反応炉１００に粉状のバイオマス１、天然
ガス（主成分はメタン；ＣＨ4）２、水蒸気３、酸素４
を、最終製品のメタノールあるいはジメチルエーテルに
適応した割合で供給する。酸素４は空気から分留してい
る。なお、水蒸気３と酸素４は共に、バイオマスをガス
化するための酸化剤である。酸化剤として水蒸気を用い
た場合は酸素に比較して、生成ガス中の水素ガスが多く
なり、温度低下も大きくなる。その使い分けは、バイオ
マスの性状や生成ガスの必要なＨ2／ＣＯ比による。
ガス（主成分はメタン；ＣＨ4）２、水蒸気３、酸素４
を、最終製品のメタノールあるいはジメチルエーテルに
適応した割合で供給する。酸素４は空気から分留してい
る。なお、水蒸気３と酸素４は共に、バイオマスをガス
化するための酸化剤である。酸化剤として水蒸気を用い
た場合は酸素に比較して、生成ガス中の水素ガスが多く
なり、温度低下も大きくなる。その使い分けは、バイオ
マスの性状や生成ガスの必要なＨ2／ＣＯ比による。
【００１７】原料となるバイオマスは、例えば表１に示
すような組成となり、炭素と酸素を主成分とする有機化
合物である。灰分含有量は石炭などに比べると無視でき
る程度で、これらはスラグ１２となって系外に排出され
る。
すような組成となり、炭素と酸素を主成分とする有機化
合物である。灰分含有量は石炭などに比べると無視でき
る程度で、これらはスラグ１２となって系外に排出され
る。
【００１８】
【表１】
【００１９】反応炉１００内で生成されたＨ2・ＣＯ混
合ガスは、約１０００℃の高温であり、この熱は熱回収
部１１０で水蒸気として回収する。この生成ガスは脱硫
装置１２０で、ガス中に含まれる微量のＨ2Ｓなどの不
純物を除去する。脱硫された生成ガスは、メタノール合
成装置（ジメチルエーテル合成装置）１４０に供給され
る。合成されたメタノール（ジメチルエーテル）は水蒸
気を含むので、分離器１５０によって蒸留し、メタノー
ル（ジメチルエーテル）２１を取り出す。
合ガスは、約１０００℃の高温であり、この熱は熱回収
部１１０で水蒸気として回収する。この生成ガスは脱硫
装置１２０で、ガス中に含まれる微量のＨ2Ｓなどの不
純物を除去する。脱硫された生成ガスは、メタノール合
成装置（ジメチルエーテル合成装置）１４０に供給され
る。合成されたメタノール（ジメチルエーテル）は水蒸
気を含むので、分離器１５０によって蒸留し、メタノー
ル（ジメチルエーテル）２１を取り出す。
【００２０】下流でメタノールを合成する場合は、生成
する混合ガスのＨ2とＣＯの割合を２：１に保つ。この
ため、反応炉１００の原料投入は、バイオマス１kgに対
して、天然ガス０．４kg、水蒸気５kg、酸素１．３kgと
する。また、ジメチルエーテルを合成する場合は、生成
する混合ガスのＨ2とＣＯの割合を１：１に保つ。反応
炉１００の原料投入は、バイオマス１kgに対して、天然
ガス０．２kg、水蒸気０．５kg、酸素０．８kgとする。
する混合ガスのＨ2とＣＯの割合を２：１に保つ。この
ため、反応炉１００の原料投入は、バイオマス１kgに対
して、天然ガス０．４kg、水蒸気５kg、酸素１．３kgと
する。また、ジメチルエーテルを合成する場合は、生成
する混合ガスのＨ2とＣＯの割合を１：１に保つ。反応
炉１００の原料投入は、バイオマス１kgに対して、天然
ガス０．２kg、水蒸気０．５kg、酸素０．８kgとする。
【００２１】原料の投入割合は、生成ガス１１の組成を
組成検出器１３０によって監視しながら、各原料の供給
管に設けられた調整バルブ１６０を、制御装置１７０に
よって調整する。
組成検出器１３０によって監視しながら、各原料の供給
管に設けられた調整バルブ１６０を、制御装置１７０に
よって調整する。
【００２２】図１に反応炉の模式図、図３にその断面
図、図４に反応炉の上部と下部のガス流の模式図をそれ
ぞれ示す。
図、図４に反応炉の上部と下部のガス流の模式図をそれ
ぞれ示す。
【００２３】反応炉１００の全体は、ベッセル１０７に
囲まれた耐火材１０８により形成されている。反応炉下
部には下段バーナ１０１、上部には上段バーナ１０２が
複数本、それぞれ設置されている。
囲まれた耐火材１０８により形成されている。反応炉下
部には下段バーナ１０１、上部には上段バーナ１０２が
複数本、それぞれ設置されている。
【００２４】上段バーナ１０２は、反応炉１００の容器
円周接線に平行に、若干中心寄りに設ける（図４
（ａ））。上段バーナ１０２から投入されたバイオマス
１と水蒸気３は、炉壁に近い位置で大きな旋回流１６を
形成する。上段バーナ１０２は若干下向きとされ、且つ
反応炉１００の上部に絞り部１０６が設けられているの
で、上段の旋回流１６は下降しながらバイオマスガス化
部１０４を形成し、下段側から上昇してくる高温のＣＯ
2と合流して瞬時に反応する。
円周接線に平行に、若干中心寄りに設ける（図４
（ａ））。上段バーナ１０２から投入されたバイオマス
１と水蒸気３は、炉壁に近い位置で大きな旋回流１６を
形成する。上段バーナ１０２は若干下向きとされ、且つ
反応炉１００の上部に絞り部１０６が設けられているの
で、上段の旋回流１６は下降しながらバイオマスガス化
部１０４を形成し、下段側から上昇してくる高温のＣＯ
2と合流して瞬時に反応する。
【００２５】下段バーナ１０１は、上段バーナ１０２よ
り更に中心寄りに設け（図４（ｂ））る。下段バーナ１
０１から投入された天然ガス２、水蒸気３及び酸素４
は、反応炉中心に近い位置で旋回流１７を形成しながら
燃焼し、天然ガス燃焼部１０３を形成する。
り更に中心寄りに設け（図４（ｂ））る。下段バーナ１
０１から投入された天然ガス２、水蒸気３及び酸素４
は、反応炉中心に近い位置で旋回流１７を形成しながら
燃焼し、天然ガス燃焼部１０３を形成する。
【００２６】下段の天然ガス燃焼部１０３で生じている
主要な化学反応は、
主要な化学反応は、
【００２７】
【化１】 ＣＨ4＋２Ｏ2 ⇒ ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ …（１） 式（１）によって表わされる。
【００２８】反応炉１００の上段側では、天然ガス燃焼
部１０３で生成した二酸化炭素と水蒸気及び熱によっ
て、まずバイオマスの熱分解が生じる。ついで、熱分解
後にガス化されずに残った炭素分が、二酸化炭素及び水
蒸気と反応して一酸化炭素と水素を主成分とする混合ガ
スを生成する。
部１０３で生成した二酸化炭素と水蒸気及び熱によっ
て、まずバイオマスの熱分解が生じる。ついで、熱分解
後にガス化されずに残った炭素分が、二酸化炭素及び水
蒸気と反応して一酸化炭素と水素を主成分とする混合ガ
スを生成する。
【００２９】上段のバイオマスガス化部１０４で生じて
いる主要な化学反応は、バイオマスの科学式をＣｘＨｙ
Ｏｚとすると、
いる主要な化学反応は、バイオマスの科学式をＣｘＨｙ
Ｏｚとすると、
【００３０】
【化２】 ＣｘＨｙＯｚ ⇒ （ｘ−ｚ）Ｃ＋ｚＣＯ＋ｙ／２Ｈ2 …（２） Ｃ ＋ ＣＯ2 ⇒ ２ＣＯ …（３） Ｃ ＋ Ｈ2Ｏ ⇒ Ｈ2＋ＣＯ …（４） ＣＯ＋Ｈ2Ｏ ⇒ ＣＯ2＋Ｈ2 …（５） 式（２）〜（５）によって表わされる。式（５）はシフ
ト反応と呼ばれる平衡反応である。ここでは、水蒸気の
多い条件となるので、反応は矢印に示した方向に進行す
る。
ト反応と呼ばれる平衡反応である。ここでは、水蒸気の
多い条件となるので、反応は矢印に示した方向に進行す
る。
【００３１】バイオマスガス化部１０４における上記の
反応によって、生成したＨ2・ＣＯ混合ガス１１は、上
段に形成されている旋回流１６の中心付近を通って反応
炉の出口へ向かう。一方、バイオマス中の灰分が溶融し
たスラグ１２は、スラグ排出孔１０５を通ってスラグ水
冷槽１０９に回収され、炉外へ排出する。
反応によって、生成したＨ2・ＣＯ混合ガス１１は、上
段に形成されている旋回流１６の中心付近を通って反応
炉の出口へ向かう。一方、バイオマス中の灰分が溶融し
たスラグ１２は、スラグ排出孔１０５を通ってスラグ水
冷槽１０９に回収され、炉外へ排出する。
【００３２】反応炉上部に設けられた絞り部１０６は、
上段バーナ１０２から投入したガス化前のバイオマス１
や未燃チャーの反応炉外への流出を抑制する。未燃チャ
ーを反応炉１００内へ戻すことで、バイオマスガス化の
燃焼効率を向上できる。
上段バーナ１０２から投入したガス化前のバイオマス１
や未燃チャーの反応炉外への流出を抑制する。未燃チャ
ーを反応炉１００内へ戻すことで、バイオマスガス化の
燃焼効率を向上できる。
【００３３】本実施形態によれば、一つの反応炉内に天
然ガス、酸素及び水蒸気を反応させて高温の二酸化炭素
と水蒸気を生成する天然ガス燃焼部と、この燃焼による
生成ガスと熱によってバイオマスをガス化するバイオマ
スガス反応部を形成するので、内部が空洞に近い簡単な
炉構造でよく、しかも効率よくＨ2・ＣＯ混合ガスを生
成できる。また、原料を旋回流で投入するので、炉内の
原料の滞留時間を長く維持でき、混合ガスの生成効率を
より向上できる。
然ガス、酸素及び水蒸気を反応させて高温の二酸化炭素
と水蒸気を生成する天然ガス燃焼部と、この燃焼による
生成ガスと熱によってバイオマスをガス化するバイオマ
スガス反応部を形成するので、内部が空洞に近い簡単な
炉構造でよく、しかも効率よくＨ2・ＣＯ混合ガスを生
成できる。また、原料を旋回流で投入するので、炉内の
原料の滞留時間を長く維持でき、混合ガスの生成効率を
より向上できる。
【００３４】また、本実施形態による液化炭化水素合成
プラントによれば、シフト反応装置を設けることなく、
Ｈ2・ＣＯ混合ガスの組成制御が可能となるので、メタ
ノール（又はジメチルエーテル）を製造する一貫システ
ムの機器数を削減でき、運転コストも低減できる。
プラントによれば、シフト反応装置を設けることなく、
Ｈ2・ＣＯ混合ガスの組成制御が可能となるので、メタ
ノール（又はジメチルエーテル）を製造する一貫システ
ムの機器数を削減でき、運転コストも低減できる。
【００３５】さらに、メタノールあるいはジメチルエー
テルを高効率に安価に製造できる。従って、固体バイオ
マスや液体天然ガスの長距離（海上）輸送に代え、例え
ばメタノールを輸送すると、取り扱いが容易になり、既
存の原油輸送用タンカーによる大量輸送も可能になる。
テルを高効率に安価に製造できる。従って、固体バイオ
マスや液体天然ガスの長距離（海上）輸送に代え、例え
ばメタノールを輸送すると、取り扱いが容易になり、既
存の原油輸送用タンカーによる大量輸送も可能になる。
【００３６】〔実施形態２〕図５は、本発明の他の実施
形態による反応炉の構成を示す。この反応炉２００で
は、原料が上部から投入され、混合ガスが下部から取り
出される。炉入口２０１から、バイオマス１と水を混ぜ
たバイオマススラリーと、酸化剤として酸素４を投入す
る。また、下段にある複数のバーナ２０２から、天然ガ
ス２と酸素４を供給する。この結果、天然ガス２の燃焼
によって、下降してくるバイオマススラリーが反応し、
ガス化する。バイオマスに含まれる灰は溶融し、スラグ
排出孔２０５から液摘１２となって落下し、スラグ水冷
層２０９に回収される。Ｈ2・ＣＯ混合ガス１１は炉出
口２０６から取り出される。
形態による反応炉の構成を示す。この反応炉２００で
は、原料が上部から投入され、混合ガスが下部から取り
出される。炉入口２０１から、バイオマス１と水を混ぜ
たバイオマススラリーと、酸化剤として酸素４を投入す
る。また、下段にある複数のバーナ２０２から、天然ガ
ス２と酸素４を供給する。この結果、天然ガス２の燃焼
によって、下降してくるバイオマススラリーが反応し、
ガス化する。バイオマスに含まれる灰は溶融し、スラグ
排出孔２０５から液摘１２となって落下し、スラグ水冷
層２０９に回収される。Ｈ2・ＣＯ混合ガス１１は炉出
口２０６から取り出される。
【００３７】図６に、本実施形態におけるバーナの配置
を示す。バーナ２０２は四方から対向式に配置し、炉心
中央部に反応領域２０３を形成する。反応領域２０３
は、実施形態１における天然ガス燃焼部とバイオマスガ
ス反応部を一つにしたような領域となる。この構成によ
って、下段の燃焼ガスとバイオマスの接触が容易にな
り、混合ガスの生成効率が向上できる。
を示す。バーナ２０２は四方から対向式に配置し、炉心
中央部に反応領域２０３を形成する。反応領域２０３
は、実施形態１における天然ガス燃焼部とバイオマスガ
ス反応部を一つにしたような領域となる。この構成によ
って、下段の燃焼ガスとバイオマスの接触が容易にな
り、混合ガスの生成効率が向上できる。
【００３８】
【発明の効果】本発明のＨ2・ＣＯ混合ガスの製造装置
によれば、一つの反応炉内に燃焼部とガス化部又はそれ
らを合体した反応部を形成するので、構造のシンプル化
と生産効率を向上できる効果がある。
によれば、一つの反応炉内に燃焼部とガス化部又はそれ
らを合体した反応部を形成するので、構造のシンプル化
と生産効率を向上できる効果がある。
【００３９】本発明の液化炭化水素合成プラントは、Ｈ
2・ＣＯ混合ガスを生成する一つの反応炉と液化炭化水
素合成装置の一貫システムからなり、反応炉側の投入原
料を調整して混合ガスのＨ2／ＣＯ比を制御し、メタノ
ールまたはジメチルエーテルを製造できるので、機器数
が減少し且つ高効率化によって生産コストが低減でき
る。
2・ＣＯ混合ガスを生成する一つの反応炉と液化炭化水
素合成装置の一貫システムからなり、反応炉側の投入原
料を調整して混合ガスのＨ2／ＣＯ比を制御し、メタノ
ールまたはジメチルエーテルを製造できるので、機器数
が減少し且つ高効率化によって生産コストが低減でき
る。
【図１】本発明のＨ2・ＣＯ混合ガス製造装置の一実施
例を説明する模式図。
例を説明する模式図。
【図２】本発明によるメタノール製造プラントの実施例
を示すシステム構成図。
を示すシステム構成図。
【図３】一実施例のＨ2・ＣＯ混合ガス製造装置の２つ
の反応部を説明する模式図。
の反応部を説明する模式図。
【図４】一実施例のＨ2・ＣＯ混合ガス製造装置のバー
ナ配置と投入原料の旋回流を示す模式図。
ナ配置と投入原料の旋回流を示す模式図。
【図５】本発明のＨ2・ＣＯ混合ガス製造装置の他の実
施例を説明する模式図。
施例を説明する模式図。
【図６】他の実施例のバーナ配置と反応部を示す模式
図。
図。
【図７】従来のメタノール製造プラントの一例を示すシ
ステム構成図。
ステム構成図。
【図８】ハイドロカーブ法による従来のＨ2・ＣＯ混合
ガス製造装置の反応炉の構成図。
ガス製造装置の反応炉の構成図。
１…バイオマス、２…天然ガス、３…水蒸気、４…酸
素、１１…Ｈ2・ＣＯ混合ガス、１２…スラグ、１３…
水、１４…リサイクルガス、２１…メタノール（または
ジメチルエーテル）、１００…反応炉、１０１…下段バ
ーナ、１０２…上段バーナ、１０３…天然ガス燃焼部、
１０４…バイオマスガス化部、１０５…スラグ排出孔、
１０６…反応炉出口絞り部、１０７…ベッセル、１０８
…耐火材、１０９…スラグ水冷槽、１１０…熱回収部、
１２０…脱硫部、１３０…組成検出器、１４０…メタノ
ール（またはジメチルエーテル）合成装置、１５０…分
離器、１６０…調整バルブ、１７０…制御装置、２００
…反応炉、２０１…炉入口、２０２…バーナ、２０３…
反応領域、２０５…スラグ排出孔、２０６…炉出口。
素、１１…Ｈ2・ＣＯ混合ガス、１２…スラグ、１３…
水、１４…リサイクルガス、２１…メタノール（または
ジメチルエーテル）、１００…反応炉、１０１…下段バ
ーナ、１０２…上段バーナ、１０３…天然ガス燃焼部、
１０４…バイオマスガス化部、１０５…スラグ排出孔、
１０６…反応炉出口絞り部、１０７…ベッセル、１０８
…耐火材、１０９…スラグ水冷槽、１１０…熱回収部、
１２０…脱硫部、１３０…組成検出器、１４０…メタノ
ール（またはジメチルエーテル）合成装置、１５０…分
離器、１６０…調整バルブ、１７０…制御装置、２００
…反応炉、２０１…炉入口、２０２…バーナ、２０３…
反応領域、２０５…スラグ排出孔、２０６…炉出口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森原 淳 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 木田 栄次 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日立 株式会社呉工場内
Claims (4)
- 【請求項１】 バイオマスと天然ガス及び酸化剤を原料
として水素・一酸化炭素の混合ガスを製造する方法にお
いて、 １つの反応炉内に天然ガス、酸素及び水蒸気を反応させ
て高温の燃焼を行う天然ガス燃焼部と、その燃焼による
二酸化炭素と熱を用い、バイオマスをガス化して前記混
合ガスを生成するバイオマスガス反応部とを形成させ、
前記原料の投入割合を調整して水素と一酸化炭素の生成
比率を制御することを特徴とする水素・一酸化炭素混合
ガスの製造方法。 - 【請求項２】 バイオマスと天然ガスを原料として水素
・一酸化炭素の混合ガスを製造する方法において、 １つの反応炉の上部から下方に向けてスラリー状のバイ
オマスと酸素を投入し、前記反応炉の下部で天然ガスと
酸素を反応させて発生した二酸化炭素と熱によってバイ
オマスをガス化する反応部を形成させることを特徴とす
る水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法。 - 【請求項３】 バイオマスと天然ガス及び酸化剤を原料
として水素・一酸化炭素の混合ガスを製造する装置にお
いて、 １つの反応炉の下部で天然ガス燃焼部を形成するように
天然ガス、酸素及び水蒸気を投入する下段原料供給バー
ナ、前記反応炉の上部でバイオマスを前記燃焼部の二酸
化炭素と熱でガス化反応させるバイオマスガス反応部を
形成するようにバイオマス及び水蒸気を投入する上段原
料供給バーナを設け、前記天然ガス燃焼部と前記バイオ
マスガス反応部に旋回流を形成するよう構成したことを
特徴とする水素・一酸化炭素混合ガスの製造装置。 - 【請求項４】 バイオマスと天然ガス及び酸化剤を原料
として水素・一酸化炭素の混合ガスを生成し、この混合
ガスからメタノールまたはジメチルエーテルを一貫して
合成する装置において、 バイオマスと酸化剤、天然ガスと酸化剤を別々に投入
し、天然ガスの燃焼により発生した二酸化炭素及び熱と
接触するバイオマスをガス化する反応部を形成する１つ
の反応炉を備え、 前記反応炉に投入する各原料の供給割合を調整して、前
記混合ガスの水素と一酸化炭素の比をメタノールまたは
ジメチルエーテルの合成に適応させることを特徴とする
液化有機化合物燃料合成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06615397A JP3904161B2 (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法および製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06615397A JP3904161B2 (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法および製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10259384A true JPH10259384A (ja) | 1998-09-29 |
| JP3904161B2 JP3904161B2 (ja) | 2007-04-11 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06615397A Expired - Fee Related JP3904161B2 (ja) | 1997-03-19 | 1997-03-19 | 水素・一酸化炭素混合ガスの製造方法および製造装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3904161B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006111593A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 木材からの工業用原料製造方法 |
| WO2011065046A1 (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-03 | 三菱重工業株式会社 | メタノール製造システム及び方法 |
| JP2013518030A (ja) * | 2010-02-01 | 2013-05-20 | シー ― ソルコエス エネルギア イ メイオアンビエンテ リミターダ | 炭素含有原料から水素を製造するための方法およびシステム |
| US9284854B2 (en) | 2010-02-01 | 2016-03-15 | SEE—Soluções, Energia e Meio Ambiente Ltda. | Method and system for producing a source of thermodynamic energy by CO2 conversion from carbon-containing raw materials |
| US9327986B2 (en) | 2010-02-01 | 2016-05-03 | SEE—Soluções, Energia e Meio Ambiente Ltda. | Method for recycling carbon dioxide CO2 |
| US9505997B2 (en) | 2010-02-01 | 2016-11-29 | SEE—Soluções, Energia e Meio Ambiente Ltda. | Method and system for supplying thermal energy to a thermal processing system from the gasification of dry, carbon-containing raw materials, followed by oxidation, and installation for operating this system |
| WO2018216886A1 (ko) * | 2017-05-26 | 2018-11-29 | 주식회사 포스코 | 수소 가스 제조 방법 |
| CN114719262A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-07-08 | 山东省节能技术研究院 | 一种浅氢燃气具 |
-
1997
- 1997-03-19 JP JP06615397A patent/JP3904161B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2006111593A (ja) * | 2004-10-15 | 2006-04-27 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 木材からの工業用原料製造方法 |
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| JP2011111549A (ja) * | 2009-11-27 | 2011-06-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | メタノール製造システム及び方法 |
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| US9284854B2 (en) | 2010-02-01 | 2016-03-15 | SEE—Soluções, Energia e Meio Ambiente Ltda. | Method and system for producing a source of thermodynamic energy by CO2 conversion from carbon-containing raw materials |
| US9327986B2 (en) | 2010-02-01 | 2016-05-03 | SEE—Soluções, Energia e Meio Ambiente Ltda. | Method for recycling carbon dioxide CO2 |
| US9340735B2 (en) | 2010-02-01 | 2016-05-17 | SEE—Soluções, Energia e Meio Ambiente Ltda. | Method and system for producing hydrogen from carbon-containing raw materials |
| US9505997B2 (en) | 2010-02-01 | 2016-11-29 | SEE—Soluções, Energia e Meio Ambiente Ltda. | Method and system for supplying thermal energy to a thermal processing system from the gasification of dry, carbon-containing raw materials, followed by oxidation, and installation for operating this system |
| WO2018216886A1 (ko) * | 2017-05-26 | 2018-11-29 | 주식회사 포스코 | 수소 가스 제조 방법 |
| CN114719262A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-07-08 | 山东省节能技术研究院 | 一种浅氢燃气具 |
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