JPH11188262A - Apparatus for producing methanol utilizing biomass - Google Patents
Apparatus for producing methanol utilizing biomassInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、下水道処理、排煙
対策、生ゴミ処理、家畜廃棄物などの環境制御分野一般
のほか、カーボンブラック製造分野、メタノール製造利
用分野、ジメチルエーテル製造利用分野、ガソリン製造
利用分野などに関するものである。The present invention relates to general fields of environmental control such as sewage treatment, smoke control, garbage disposal, livestock waste, etc., carbon black production, methanol production, dimethyl ether production, gasoline, and the like. It relates to the field of manufacturing utilization.
【0002】[0002]
【従来の技術】大気中の二酸化炭素(CO2)や、発電
所、製鉄所、重化学工場などから大量に排出されるCO
2を排出源で固定し、再資源化する方法の一つに、例え
ば水素(H 2)雰囲気下でCO2を還元し、メタノールに変
換する方法が考案されている。その変換方式は、大気や
排ガスからCO2を分離するCO2分離装置やその分離さ
れたCO2を濃縮するCO2濃縮装置、CO2とH2を触媒
存在下で反応させてメタノールを合成するCO2/H2反
応装置などから構成されている。2. Description of the Related Art Atmospheric carbon dioxide (CO)Two) And power generation
Emitted from plants, steelworks, heavy chemical plants, etc.
TwoIs one of the methods of fixing and recycling resources at the emission source.
Hydrogen (H Two) CO under atmosphereTwoTo methanol
An alternative method has been devised. The conversion method is air or
From exhaust gas to COTwoTo separate COTwoSeparation device and its separation
COTwoTo concentrate COTwoConcentrator, COTwoAnd HTwoThe catalyst
CO that reacts in the presence to synthesize methanolTwo/ HTwoAnti
It consists of a response device.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】CO2をメタノールに
変換して固定するために必要なH2の入手の方法、例え
ば水の電気分解、太陽電池発電利用、メタン(CH4)の
分解などにより、種々のCO2固定方法が提案されてい
るが、現状ではH2は非常に高価なので装置化されるに
は至っていない。A method for obtaining H 2 necessary for converting CO 2 into methanol and fixing it, for example, by electrolysis of water, use of solar cell power generation, decomposition of methane (CH 4 ), etc. Although various CO 2 fixing methods have been proposed, H 2 is very expensive at present and has not been commercialized.
【0004】そこで、本発明は、CO2を固定するため
に必要なH2を安価に入手し、そのH 2を用いてCO2を
メタノールに変換して固定することを目的とするもので
ある。[0004] Therefore, the present invention provides a COTwoTo fix
H required forTwoAt low cost, and its H TwoUsing COTwoTo
It is intended to convert to methanol and fix it
is there.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明によるバイオマス
(有機廃棄物)利用メタノール製造装置の一態様は、バイ
オマスを嫌気性発酵してメタンと二酸化炭素を発生する
メタン発生部と、メタン発生部で発生したメタンを触媒
を用いて炭素と水素に分解するメタン分解部と、二酸化
炭素とメタン分解部で生成した水素とを触媒を用いて反
応させてメタノールを合成するメタノール製造部と、を
備えるものである。Means for Solving the Problems Biomass according to the present invention
(Organic waste) One aspect of the methanol production system that utilizes methanol is a methane generation section that generates methane and carbon dioxide by anaerobic fermentation of biomass, and methane generated in the methane generation section is decomposed into carbon and hydrogen using a catalyst. And a methanol producing section for synthesizing methanol by reacting carbon dioxide with hydrogen generated in the methane decomposition section using a catalyst.
【0006】バイオマスを細菌により嫌気性発酵して得
られる発生ガスからCH4を得て、そのCH4を触媒存在
下で分解することにより、メタノール製造に必要なH2
を得る。そのH2をCO2と反応させてメタノールを得
る。バイオマスの嫌気性発酵によって得られるCH4を
触媒存在下で分解することにより、メタノール製造に必
要なエネルギーの90%以上を占めるH2を得るので、
H2を安価に入手でき、かつ装置本体も安価に構成する
ことができる。[0006] By obtaining CH 4 from the generated gas obtained by anaerobic fermentation of biomass with bacteria and decomposing the CH 4 in the presence of a catalyst, H 2 required for methanol production can be obtained.
Get. The H 2 is reacted with CO 2 to obtain methanol. By decomposing CH 4 obtained by anaerobic fermentation of biomass in the presence of a catalyst, H 2 occupying 90% or more of the energy required for methanol production can be obtained.
H 2 can be obtained at low cost, and the apparatus body can be configured at low cost.
【0007】[0007]
【発明の実施の形態】本発明によるバイオマス利用メタ
ノール製造装置の他の態様では、メタン発生部で発生し
たメタンと二酸化炭素を分離するメタン・二酸化炭素分
離部と、メタン・二酸化炭素分離部で分離した二酸化炭
素とメタン分解部で生成した水素とを触媒存在下で反応
させてメタノールを生成するメタノール製造部と、を備
え、メタノール製造部で使用する二酸化炭素をメタン・
二酸化炭素分離部から供給するので、装置系外からCO
2を供給しなくてもよい。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In another embodiment of the biomass-using methanol production apparatus according to the present invention, a methane / carbon dioxide separation section for separating methane and carbon dioxide generated in a methane generation section, and a methane / carbon dioxide separation section And a methanol producing section that reacts the produced carbon dioxide with hydrogen produced in the methane decomposition section in the presence of a catalyst to produce methanol.
Since it is supplied from the carbon dioxide separation unit, CO
It is not necessary to supply 2 .
【0008】本発明によるバイオマス利用メタノール製
造装置のさらに他の態様では、メタン分解部で生成した
水素の一部を燃焼する水素燃焼部と、水素燃焼部で発生
した熱をメタン発生部及びメタン分解部に供給する反応
熱伝達部と、をさらに備え、メタン発生部、メタン分解
部で必要な熱エネルギーに水素燃焼部で発生した熱エネ
ルギーを利用するので、外部から熱エネルギーを供給す
る必要はなくなり、経費の削減に寄与する。メタノール
の製造に使用され、又はさらに水素燃焼部で使用されて
もなお水素が残る場合は、系外に放出して燃料として利
用することができる。[0008] In still another embodiment of the biomass-utilizing methanol production apparatus according to the present invention, a hydrogen combustion section that burns a part of the hydrogen generated in the methane decomposition section, And a reaction heat transfer unit that supplies the heat to the methane generation unit and the methane decomposition unit.The heat energy generated in the hydrogen combustion unit is used for the heat energy required in the methane decomposition unit, eliminating the need to supply heat energy from the outside. And contribute to cost reduction. If hydrogen remains even when used in the production of methanol or further used in the hydrogen combustion section, it can be released outside the system and used as fuel.
【0009】[0009]
【実施例】図1は、一実施例のブロック図を表す。ま
ず、構成について説明する。紙、ビール廃液、ビール
粕、生ゴミなどのバイオマスを嫌気性発酵槽で細菌によ
って分解し、CH4とCO2を得る有機廃棄物処理部(メ
タン発生部)2が設けられている。有機廃棄物処理部2
には、メタン分離・濃縮部4が接続されており、メタン
分離・濃縮部4は有機廃棄物処理部2で発生したガスか
ら脱硫塔やゼオライト触媒により硫黄成分などの不純物
を除去した後、モノエタノールアミン溶液を通してCO
2を除去し、CH4を分離・濃縮する。メタン分離・濃縮
部4には、メタン分解部6が接続されており、メタン分
解部6には例えばSiO2やAl2O3を担体とするNi-
Co触媒などの触媒を備え、メタン分離・濃縮部4から
のCH4を炭素とH2に分解する。メタン分解部6には、
メタノール製造部8が接続されており、メタノール製造
部8には例えばSiO 2やAl2O3を担体とするNi-C
o触媒などの触媒を備え、メタン分解部6で発生したH
2をCO2と反応させてメタノールを合成する。メタノー
ル製造部8で合成されたメタノールを凝縮し、メタノー
ル合成時に同時に生じる水蒸気(H2O)を分離する凝縮
部10が設けられている。ここで、有機廃棄物処理部2
とメタン分離・濃縮部4はメタン発生部を構成する。FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment. Ma
First, the configuration will be described. Paper, beer waste, beer
Biomass such as lees and garbage is removed by bacteria in an anaerobic fermenter.
Decompose, CHFourAnd COTwoOrganic waste treatment department (meaning
Tongue generating part) 2 is provided. Organic waste treatment section 2
Is connected to the methane separation / concentration unit 4
Is the separation / concentration unit 4 a gas generated in the organic waste treatment unit 2?
Impurities such as sulfur components by desulfurization tower and zeolite catalyst
After removing CO 2 through a monoethanolamine solution.
TwoTo remove CHFourIs separated and concentrated. Methane separation and concentration
The methane decomposition section 6 is connected to the section 4 so that the methane
The solution section 6 includes, for example, SiOTwoAnd AlTwoOThreeNi as a carrier
Equipped with a catalyst such as Co catalyst, from the methane separation / concentration unit 4
CHFourTo carbon and HTwoDecompose into In the methane decomposition section 6,
Methanol production section 8 is connected and produces methanol
The portion 8 includes, for example, SiO TwoAnd AlTwoOThreeNi-C as a carrier
o generated by the methane decomposition section 6
TwoTo COTwoTo synthesize methanol. Methaneau
The methanol synthesized in the methanol production section 8 is condensed and methanol
Water (HTwoCondensation to separate O)
A unit 10 is provided. Here, the organic waste treatment unit 2
And the methane separation / concentration unit 4 constitute a methane generation unit.
【0010】次に、動作について説明する。バイオマス
をメタン細菌などの細菌とともに有機廃棄物処理部2の
嫌気性発酵槽に投入する。有機廃棄物処理部2で、バイ
オマスの嫌気性発酵などによって、CH4やCO2を含む
発生ガスを生じさせ、その発生ガスをメタン分離・濃縮
部4に送る。メタン分離・処理装置4を通すことによっ
て発生ガスからCH4を精製し、そのCH4をメタン分解
部6で、触媒存在下で炭素(C)とH2に分解する。Cは
固体のカーボンブラックとして析出する。 CH4→C+2H2+90.1kJ/molNext, the operation will be described. The biomass is put into the anaerobic fermenter in the organic waste treatment section 2 together with bacteria such as methane bacteria. In the organic waste treatment unit 2, generated gas containing CH 4 and CO 2 is generated by anaerobic fermentation of biomass and the like, and the generated gas is sent to the methane separation / concentration unit 4. CH 4 is purified from the generated gas by passing through a methane separation / treatment device 4, and the CH 4 is decomposed into carbon (C) and H 2 in a methane decomposition section 6 in the presence of a catalyst. C precipitates as solid carbon black. CH 4 → C + 2H 2 +90.1 kJ / mol
【0011】メタン分解部6で発生したH2をメタノー
ル製造部8に送り、触媒存在下でCO2とH2を反応させ
てメタノール(CH3OH)を合成する。 CO2+3H2→CH3OH+H2O−60.1kJ/mol 凝縮部10を通すことによって、得られた気体のメタノ
ールを凝縮させてと水蒸気(H2O)から分離し、液体の
メタノールを得る。The H 2 generated in the methane decomposition section 6 is sent to a methanol production section 8 where CO 2 and H 2 are reacted in the presence of a catalyst to synthesize methanol (CH 3 OH). CO 2 + 3H 2 → CH 3 OH + H 2 O-60.1 kJ / mol The obtained gaseous methanol is condensed by passing through the condensing section 10 and separated from water vapor (H 2 O) to obtain liquid methanol. .
【0012】メタン分解部6で得られる炭素は、工業用
カーボンブラックとして使用することができるので、従
来、化石燃料を原料としていたものを廃棄物を原料とす
るものに変換することができ、資源の節約に貢献するこ
とができる。また、メタン分解部6で得られる炭素の一
部には、付加価値の高いフラーレンやカーボンナノチュ
ーブが含まれており、精製することにより副生成物とし
て利用することができる。Since the carbon obtained in the methane decomposition section 6 can be used as industrial carbon black, it is possible to convert what used to be a fossil fuel as a raw material into what is a waste as a raw material. Can be saved. A part of the carbon obtained in the methane decomposition section 6 contains fullerenes and carbon nanotubes having high added value, and can be used as by-products by purification.
【0013】図2は、他の実施例のブロック図を表す。
まず、構成について説明する。有機廃棄物処理部2,メ
タン分離・処理装置4は図1のものと同じである。メタ
ン分離・濃縮部4には、メタン分離・濃縮部4で濃縮さ
れたCH4をCO2と反応させることにより、一酸化炭素
(CO)とH2に分解するメタン/二酸化炭素反応部12
が接続されている。メタン/二酸化炭素反応部12に
は、COとH2を反応させてメタノールを合成するメタ
ノール製造部14が接続されており、例えば酸化亜鉛-
酸化クロム系触媒などのメチルアルコール合成用触媒を
備えている。FIG. 2 shows a block diagram of another embodiment.
First, the configuration will be described. The organic waste treatment section 2 and the methane separation / treatment device 4 are the same as those in FIG. In the methane separation / concentration unit 4, carbon monoxide is produced by reacting CH 4 concentrated in the methane separation / concentration unit 4 with CO 2.
Methane / carbon dioxide reaction section 12 decomposing into (CO) and H 2
Is connected. A methane / carbon dioxide reaction unit 12 is connected to a methanol production unit 14 for reacting CO and H 2 to synthesize methanol.
A catalyst for methyl alcohol synthesis such as a chromium oxide catalyst is provided.
【0014】次に動作について説明する。バイオマスを
メタン細菌などの細菌とともに有機廃棄物処理部2の嫌
気性発酵槽に投入する。有機廃棄物処理部2で、バイオ
マスの嫌気性発酵などによって、CH4やCO2を含む発
生ガスを生じさせ、その発生ガスをメタン分離・濃縮部
4に送る。メタン分離・処理装置4を通すことによって
発生ガスからCH4を精製し、そのCH4をメタン/二酸
化炭素反応部12で、触媒存在下で二酸化炭素と反応さ
せることにより、COとH2に分解する。 CH4+CO2→2CO+2H2+251kJ/molNext, the operation will be described. The biomass is put into the anaerobic fermenter in the organic waste treatment section 2 together with bacteria such as methane bacteria. In the organic waste treatment unit 2, generated gas containing CH 4 and CO 2 is generated by anaerobic fermentation of biomass and the like, and the generated gas is sent to the methane separation / concentration unit 4. CH 4 is purified from the generated gas by passing through a methane separation / treatment device 4, and the CH 4 is decomposed into CO and H 2 by reacting the CH 4 with carbon dioxide in the presence of a catalyst in a methane / carbon dioxide reaction section 12. I do. CH 4 + CO 2 → 2CO + 2H 2 +251 kJ / mol
【0015】メタン/二酸化炭素反応部12で発生した
COとH2をメタノール製造部14に送り、触媒存在下
でCOとH2を反応させてメタノール(CH3OH)を合成
する。 CO+2H2→CH3OH−86.1kJ/mol その後、得られた気体のメタノールを凝縮して液体のメ
タノールを得る。The CO and H 2 generated in the methane / carbon dioxide reaction section 12 are sent to a methanol production section 14, where CO and H 2 are reacted in the presence of a catalyst to synthesize methanol (CH 3 OH). CO + 2H 2 → CH 3 OH-86.1 kJ / mol Thereafter, the obtained gaseous methanol is condensed to obtain liquid methanol.
【0016】メタン/二酸化炭素反応部12で使用する
CO2は系外から供給するが、有機廃棄物処理部2の嫌
気性発酵槽で生じるCO2をメタン/二酸化炭素反応部
12で使用するCO2の一部として用いることが好まし
い。その結果、装置系内から発生するCO2も固定する
ことができる。Although CO 2 used in the methane / carbon dioxide reaction section 12 is supplied from outside the system, CO 2 generated in the anaerobic fermenter in the organic waste treatment section 2 is used in the methane / carbon dioxide reaction section 12. It is preferably used as a part of 2 . As a result, CO 2 generated from the inside of the system can also be fixed.
【0017】図3は、さらに他の実施例のブロック図を
表す。有機廃棄物処理部2は図1のものと同じである。
有機廃棄物処理部2には、メタン・二酸化炭素分離部1
6が接続されており、有機廃棄物処理部2で発生したガ
スを、例えばゼオライトの吸着・脱着作用を利用してC
H4とCO2に分離する。この分離は、温度、圧力、吸着
速さなどの吸着条件の差を利用してCH4とCO2のうち
一方のみを吸着させる工程と、その後、高温又は高圧に
して吸着した成分を脱離させる工程とを繰り返すことに
より実施することができる。メタン・二酸化炭素分離部
16には、メタン分解部6が接続されている。メタン分
解部は図1と同じものである。メタン分解部6には、メ
タノール製造部8が接続されている。メタノール製造部
8は例えばCu/ZnO、Cu/ZnO/Al2O3、C
u/ZnO/Al2O3/Cr2O3などの触媒を備え、メ
タン分解部6で発生したH2の一部とメタン・二酸化炭
素分離部16で分離したCO2とを反応させてメタノー
ルを生成する。メタノール製造部8で生成した水蒸気
(H2O)を凝縮する凝縮部12が設けられている。FIG. 3 shows a block diagram of still another embodiment. The organic waste treatment section 2 is the same as that in FIG.
The organic waste treatment section 2 has a methane / carbon dioxide separation section 1
6 is connected, and the gas generated in the organic waste treatment section 2 is converted into C using, for example, the adsorption / desorption of zeolite.
Separate into H 4 and CO 2 . This separation utilizes a difference in adsorption conditions such as temperature, pressure and adsorption speed to adsorb only one of CH 4 and CO 2 , and then desorbs the adsorbed components at a high temperature or pressure. It can be carried out by repeating the steps. The methane decomposition section 6 is connected to the methane / carbon dioxide separation section 16. The methane decomposition section is the same as in FIG. The methane decomposition section 6 is connected to a methanol production section 8. For example, the methanol production unit 8 may include Cu / ZnO, Cu / ZnO / Al 2 O 3 , C
a catalyst such as u / ZnO / Al 2 O 3 / Cr 2 O 3 , and reacts a part of H 2 generated in the methane decomposition section 6 with CO 2 separated in the methane / carbon dioxide separation section 16 to form methanol. Generate Steam generated in methanol production unit 8
A condensing section 12 for condensing (H 2 O) is provided.
【0018】次に、動作について説明する。バイオマス
をメタン細菌を含有する有機廃棄物処理部2の嫌気性発
酵槽に導入する。有機廃棄物処理部2で、バイオマスの
嫌気性発酵によって、CH4やCO2を含むガスを発生さ
せ、そのガスをメタン・二酸化炭素分離部16に通すこ
とによってCH4とCO2に分離し、そのCH4をメタン
分解部6で、触媒存在下で炭素(C)とH2に分解する。
炭素は固体のカーボンブラックとして析出する。 CH4→C+2H2+90.1kJ/molNext, the operation will be described. The biomass is introduced into the anaerobic fermenter in the organic waste treatment section 2 containing methane bacteria. In the organic waste treatment section 2, a gas containing CH 4 and CO 2 is generated by anaerobic fermentation of biomass, and the gas is separated into CH 4 and CO 2 by passing the gas through a methane / carbon dioxide separation section 16, The CH 4 is decomposed into carbon (C) and H 2 in the methane decomposition section 6 in the presence of a catalyst.
Carbon precipitates as solid carbon black. CH 4 → C + 2H 2 +90.1 kJ / mol
【0019】メタン・二酸化炭素分離部16で分離した
CO2とメタン分解部6で生成したH2をメタノール製造
部8に送り、触媒存在下でCO2とH2を反応させてメタ
ノール(CH3OH)を合成する。 CO2+3H2→CH3OH+H2O−60.1kJ/mol 凝縮部12を通すことによって、得られた気体のメタノ
ールを凝縮させてと水蒸気(H2O)から分離し、液体の
メタノールを得る。The CO 2 separated in the methane / carbon dioxide separation section 16 and the H 2 generated in the methane decomposition section 6 are sent to a methanol production section 8, where CO 2 and H 2 are reacted in the presence of a catalyst to produce methanol (CH 3). OH). CO 2 + 3H 2 → CH 3 OH + H 2 O-60.1 kJ / mol The obtained gaseous methanol is condensed by passing through the condensing section 12 and separated from water vapor (H 2 O) to obtain liquid methanol. .
【0020】図4は、さらに他の実施例のブロック図を
表す。有機廃棄物処理部2は図1のものと同じである。
有機廃棄物処理部2には、メタン・二酸化炭素分離部1
6が接続されており、有機廃棄物処理部2で発生したガ
スをCH4とCO2に分離する。メタン・二酸化炭素分離
部16には、メタン分解部6が接続されている。メタン
分解部は図1と同じものである。メタン分解部6には、
メタノール製造部8及び水素燃焼部14が接続されてい
る。水素燃焼部14はメタン分解部6で分解した水素の
一部を燃焼し、得られた燃焼熱を反応熱伝達部により有
機廃棄物処理部2及びメタン分解部6に供給する。反応
熱伝達部は例えばパイプチューブであり、水素燃焼部1
4で発生した燃焼熱を蓄積し、その蓄積した熱を伝達す
るものである。メタノール製造部8は図3のものと同じ
であり、メタン分解部6で発生したH2の一部とメタン
・二酸化炭素分離部16で分離したCO2とを反応させ
てメタノールを生成する。メタノール製造部8で生成し
た水蒸気(H2O)を凝縮する凝縮部12が設けられてい
る。FIG. 4 shows a block diagram of still another embodiment. The organic waste treatment section 2 is the same as that in FIG.
The organic waste treatment section 2 has a methane / carbon dioxide separation section 1
6 is connected, and separates gas generated in the organic waste treatment section 2 into CH 4 and CO 2 . The methane decomposition section 6 is connected to the methane / carbon dioxide separation section 16. The methane decomposition section is the same as in FIG. In the methane decomposition section 6,
The methanol production section 8 and the hydrogen combustion section 14 are connected. The hydrogen combustion unit 14 burns a part of the hydrogen decomposed in the methane decomposition unit 6 and supplies the obtained combustion heat to the organic waste treatment unit 2 and the methane decomposition unit 6 by the reaction heat transfer unit. The reaction heat transfer section is, for example, a pipe tube, and the hydrogen combustion section 1
The combustion heat generated in step 4 is accumulated, and the accumulated heat is transmitted. The methanol production unit 8 is the same as that shown in FIG. 3, and reacts a part of H 2 generated in the methane decomposition unit 6 with CO 2 separated in the methane / carbon dioxide separation unit 16 to produce methanol. A condensing unit 12 for condensing steam (H 2 O) generated in the methanol production unit 8 is provided.
【0021】次に、動作について説明する。バイオマス
をメタン細菌を含有する有機廃棄物処理部2の嫌気性発
酵槽に導入する。有機廃棄物処理部2で、バイオマスの
嫌気性発酵によって、CH4やCO2を含むガスを発生さ
せ、そのガスをメタン・二酸化炭素分離部16に通すこ
とによってCH4とCO2に分離し、そのCH4をメタン
分解部6で、触媒存在下で炭素(C)とH2に分解する。
炭素は固体のカーボンブラックとして析出する。 CH4→C+2H2+90.1kJ/molNext, the operation will be described. The biomass is introduced into the anaerobic fermenter in the organic waste treatment section 2 containing methane bacteria. In the organic waste treatment section 2, a gas containing CH 4 and CO 2 is generated by anaerobic fermentation of biomass, and the gas is separated into CH 4 and CO 2 by passing the gas through a methane / carbon dioxide separation section 16, The CH 4 is decomposed into carbon (C) and H 2 in the methane decomposition section 6 in the presence of a catalyst.
Carbon precipitates as solid carbon black. CH 4 → C + 2H 2 +90.1 kJ / mol
【0022】メタン分解部6で分離したH2の一部を水
素燃焼部14に送り、燃焼させる。その燃焼熱を有機廃
棄物処理部2及びメタン分解部6の熱源として利用す
る。 H2+(1/2)O2→H2O−285kJ/molA part of the H 2 separated in the methane decomposition section 6 is sent to a hydrogen combustion section 14 for combustion. The combustion heat is used as a heat source for the organic waste treatment section 2 and the methane decomposition section 6. H 2 + (1/2) O 2 → H 2 O-285 kJ / mol
【0023】メタン・二酸化炭素分離部16で分離した
CO2とメタン分解部6で生成したH2をメタノール製造
部8に送り、触媒存在下でCO2とH2を反応させてメタ
ノール(CH3OH)を合成する。 CO2+3H2→CH3OH+H2O−60.1kJ/mol 凝縮部12を通すことによって、得られた気体のメタノ
ールを凝縮させてと水蒸気(H2O)から分離し、液体の
メタノールを得る。The CO 2 separated in the methane / carbon dioxide separation section 16 and the H 2 generated in the methane decomposition section 6 are sent to a methanol production section 8, where CO 2 and H 2 are reacted in the presence of a catalyst to produce methanol (CH 3 OH). CO 2 + 3H 2 → CH 3 OH + H 2 O-60.1 kJ / mol The obtained gaseous methanol is condensed by passing through the condensing section 12 and separated from water vapor (H 2 O) to obtain liquid methanol. .
【0024】水素燃焼部14で発生する燃焼熱を有機廃
棄物処理部2及びメタン分解部6に導くので、バイオマ
スの発酵を促進するために有機廃棄物処理部2の嫌気性
発酵槽を加温するためのエネルギーを減少することがで
き、またメタン分解部6の吸熱反応の熱を補うことがで
き、コストの低減を図ることができる。Since the heat of combustion generated in the hydrogen combustion section 14 is led to the organic waste treatment section 2 and the methane decomposition section 6, the anaerobic fermenter of the organic waste treatment section 2 is heated to promote the biomass fermentation. Energy can be reduced, the heat of the endothermic reaction of the methane decomposition section 6 can be supplemented, and the cost can be reduced.
【0025】図3及び図4に示した実施例では、メタノ
ール製造部8で使用するCO2は、すべてメタン・二酸
化炭素分離部16から供給することにより、装置系内で
発生するCO2をすべてメタノール製造部8で固定化す
ることができる。メタノール製造部8で使用するCO2
として、メタン・二酸化炭素分離部16から供給される
CO2だけでは不足する場合、CO2を外部から供給する
ことが好ましい。In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, all the CO 2 used in the methanol production section 8 is supplied from the methane / carbon dioxide separation section 16 so that all the CO 2 generated in the apparatus system is removed. It can be immobilized in the methanol production section 8. CO 2 used in methanol production section 8
In the case where only CO 2 supplied from the methane / carbon dioxide separation unit 16 is insufficient, it is preferable to supply CO 2 from outside.
【0026】図1から図4に示した実施例では、地球温
暖化の原因の一つである温室効果ガスであるCO2を大
量に固定化することができるので、地球環境に貢献する
ことができる。メタン分解部6で得られる炭素は、工業
用カーボンブラックとして使用することができるので、
従来、化石燃料を原料としていたものをバイオマスを原
料とするものに変換することができ、資源の節約に貢献
することができる。また、メタン分解部6で得られる炭
素の一部には、付加価値の高いフラーレンやカーボンナ
ノチューブが含まれている可能性があり、精製すること
により副生成物として利用することができる。In the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, CO 2 which is a greenhouse gas, which is one of the causes of global warming, can be immobilized in a large amount, thereby contributing to the global environment. it can. Since the carbon obtained in the methane decomposition section 6 can be used as industrial carbon black,
Conventionally, fossil fuel-based fuel can be converted to biomass-based fuel, which can contribute to resource saving. A part of the carbon obtained in the methane decomposition section 6 may contain high value-added fullerenes and carbon nanotubes, and can be used as a by-product by purification.
【0027】メタノール製造部14で発生する反応熱も
有機廃棄物処理部2に導く反応熱伝達部を備えることが
好ましい。その結果、バイオマスの発酵を促進するため
にバイオマス発酵槽を加温するためのエネルギーを減少
させることができ、コストの低減を図ることができる。
また、メタノール製造部8、水素燃焼部14で発生する
反応熱を電力に変換する反応熱利用電力発生部を備える
ことが好ましい。その結果、装置作動の電力の一部を賄
うことができ、コストの低減を図ることができる。得ら
れたメタノールはガソリンまで変換することが可能であ
り、化石燃料資源の節約に貢献することができる。It is preferable to provide a reaction heat transfer section for guiding the reaction heat generated in the methanol production section 14 to the organic waste treatment section 2. As a result, the energy for heating the biomass fermenter to promote the biomass fermentation can be reduced, and the cost can be reduced.
Further, it is preferable to include a reaction heat utilization power generation unit that converts reaction heat generated in the methanol production unit 8 and the hydrogen combustion unit 14 into electric power. As a result, a part of the power for operating the device can be covered, and the cost can be reduced. The resulting methanol can be converted to gasoline, which can contribute to saving fossil fuel resources.
【0028】以上、本発明の実施例を説明したが、本発
明は上記実施例に限定されるものではなく特許請求の範
囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行
なうことができる。本発明の実施態様例を下記に例示す
る。The embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various changes may be made within the scope of the present invention described in the appended claims. Can be. Examples of embodiments of the present invention will be illustrated below.
【0029】(1)バイオマスを嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、前記メタン発
生部で発生したメタンを触媒を用いて炭素と水素に分解
するメタン分解部と、二酸化炭素と前記メタン分解部で
生成した水素とを触媒を用いて反応させてメタノールを
合成するメタノール製造部と、前記メタン発生部で発生
した二酸化炭素を前記メタノール製造部に導く系内部二
酸化炭素供給部と、を備えたことを特徴とするバイオマ
ス利用メタノール製造装置。(1) A methane generating section for generating methane and carbon dioxide by anaerobic fermentation of biomass, a methane decomposing section for decomposing methane generated in the methane generating section into carbon and hydrogen using a catalyst, A methanol production section for synthesizing methanol by reacting carbon and hydrogen generated in the methane decomposition section using a catalyst, and a system internal carbon dioxide supply section for guiding carbon dioxide generated in the methane generation section to the methanol production section And a biomass-using methanol production apparatus, comprising:
【0030】(2)バイオマスを嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、前記メタン発
生部で発生したメタンを触媒を用いて炭素と水素に分解
するメタン分解部と、二酸化炭素と前記メタン分解部で
生成した水素とを触媒を用いて反応させてメタノールを
合成するメタノール製造部と、前記メタノール製造部で
の反応熱を前記メタン発生部に導く反応熱伝達部と、を
備えたことを特徴とするバイオマス利用メタノール製造
装置。(2) A methane generating section for generating methane and carbon dioxide by anaerobic fermentation of biomass, a methane decomposing section for decomposing methane generated in the methane generating section into carbon and hydrogen using a catalyst, A methanol production section that synthesizes methanol by reacting carbon and hydrogen generated in the methane decomposition section using a catalyst, and a reaction heat transfer section that guides reaction heat in the methanol production section to the methane generation section. An apparatus for producing methanol using biomass, comprising:
【0031】(3)バイオマスを嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、前記メタン発
生部で発生したメタンを触媒を用いて炭素と水素に分解
するメタン分解部と、二酸化炭素と前記メタン分解部で
生成した水素とを触媒を用いて反応させてメタノールを
合成するメタノール製造部と、前記メタノール製造部で
の反応熱を電力として回収する反応熱利用電力発生部、
を備えたことを特徴とするバイオマス利用メタノール製
造装置。(3) A methane generating section for generating methane and carbon dioxide by anaerobic fermentation of biomass, a methane decomposing section for decomposing methane generated in the methane generating section into carbon and hydrogen using a catalyst, A methanol production unit that synthesizes methanol by reacting carbon and hydrogen generated in the methane decomposition unit using a catalyst, and a reaction heat utilization power generation unit that recovers reaction heat in the methanol production unit as electric power,
An apparatus for producing methanol using biomass, comprising:
【0032】(4)バイオマスを嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、前記メタン発
生部で発生したメタンと二酸化炭素を分離するメタン・
二酸化炭素分離部と、前記メタン・二酸化炭素分離部で
分離したメタンを触媒存在下で炭素と水素に分解するメ
タン分解部と、前記メタン・二酸化炭素分離部で分離し
た二酸化炭素と前記メタン分解部で生成した水素とを触
媒存在下で反応させてメタノールを生成するメタノール
製造部と、前記メタノール製造部で発生した熱を前記メ
タン発生部及び前記メタン分解部に供給する反応熱伝達
部と、を備えたことを特徴とするバイオマス利用メタノ
ール製造装置。(4) A methane generator for generating methane and carbon dioxide by anaerobic fermentation of biomass, and a methane generator for separating methane and carbon dioxide generated in the methane generator.
A carbon dioxide separation unit, a methane decomposition unit that decomposes methane separated in the methane / carbon dioxide separation unit into carbon and hydrogen in the presence of a catalyst, and a carbon dioxide and the methane decomposition unit separated in the methane / carbon dioxide separation unit A methanol production unit that produces methanol by reacting hydrogen produced in the presence of a catalyst, and a reaction heat transfer unit that supplies heat generated in the methanol production unit to the methane generation unit and the methane decomposition unit. An apparatus for producing methanol using biomass, comprising:
【0033】(5)バイオマスを嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、前記メタン発
生部で発生したメタンと二酸化炭素を分離するメタン・
二酸化炭素分離部と、前記メタン・二酸化炭素分離部で
分離したメタンを触媒存在下で炭素と水素に分解するメ
タン分解部と、前記メタン・二酸化炭素分離部で分離し
た二酸化炭素と前記メタン分解部で生成した水素とを触
媒存在下で反応させてメタノールを生成するメタノール
製造部と、前記メタノール製造部で発生した熱を電力と
して回収する反応熱利用電力発生部と、を備えたことを
特徴とするバイオマス利用メタノール製造装置。(5) A methane generator for generating methane and carbon dioxide by anaerobic fermentation of biomass, and a methane generator for separating methane and carbon dioxide generated in the methane generator.
A carbon dioxide separation unit, a methane decomposition unit that decomposes methane separated in the methane / carbon dioxide separation unit into carbon and hydrogen in the presence of a catalyst, and a carbon dioxide and the methane decomposition unit separated in the methane / carbon dioxide separation unit A methanol production unit that produces methanol by reacting the hydrogen produced in the presence of a catalyst, and a reaction heat utilization power generation unit that recovers heat generated in the methanol production unit as electric power, Biomass utilizing methanol production equipment.
【0034】(6)バイオマスを嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、前記メタン発
生部で発生したメタンと二酸化炭素を分離するメタン・
二酸化炭素分離部と、前記メタン・二酸化炭素分離部で
分離したメタンを触媒存在下で炭素と水素に分解するメ
タン分解部と、前記メタン分解部で生成した水素の一部
を燃焼する水素燃焼部と、前記メタン・二酸化炭素分離
部で分離した二酸化炭素と前記メタン分解部で生成した
水素の一部とを触媒存在下で反応させてメタノールを生
成するメタノール製造部と、前記水素燃焼部で発生した
熱を前記メタン発生部及び前記メタン分解部に供給する
反応熱伝達部と、前記水素燃焼部で発生した熱の一部を
電力として回収する反応熱利用電力発生部と、を備えた
ことを特徴とするバイオマス利用メタノール製造装置。(6) A methane generator for generating methane and carbon dioxide by anaerobic fermentation of biomass, and a methane generator for separating methane and carbon dioxide generated in the methane generator.
A carbon dioxide separation unit, a methane decomposition unit that decomposes methane separated in the methane / carbon dioxide separation unit into carbon and hydrogen in the presence of a catalyst, and a hydrogen combustion unit that burns a part of the hydrogen generated in the methane decomposition unit And a methanol producing unit for producing methanol by reacting carbon dioxide separated in the methane / carbon dioxide separation unit with a part of hydrogen generated in the methane decomposition unit in the presence of a catalyst, and generated in the hydrogen combustion unit. A reaction heat transfer unit that supplies the generated heat to the methane generation unit and the methane decomposition unit, and a reaction heat utilization power generation unit that recovers a part of the heat generated in the hydrogen combustion unit as electric power. Characteristic biomass-using methanol production equipment.
【0035】(7)バイオマスを嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、前記メタン発
生部で発生したメタンと二酸化炭素を分離するメタン・
二酸化炭素分離部と、前記メタン・二酸化炭素分離部で
分離したメタンを触媒存在下で炭素と水素に分解するメ
タン分解部と、前記メタン分解部で生成した水素の一部
を燃焼する水素燃焼部と、前記メタン・二酸化炭素分離
部で分離した二酸化炭素と前記メタン分解部で生成した
水素の一部とを触媒存在下で反応させてメタノールを生
成するメタノール製造部と、前記水素燃焼部及び前記メ
タノール製造部で発生した熱を前記メタン発生部及び前
記メタン分解部に供給する反応熱伝達部と、を備えたこ
とを特徴とするバイオマス利用メタノール製造装置。(7) A methane generator for generating methane and carbon dioxide by anaerobic fermentation of biomass, and a methane generator for separating methane and carbon dioxide generated in the methane generator.
A carbon dioxide separation unit, a methane decomposition unit that decomposes methane separated in the methane / carbon dioxide separation unit into carbon and hydrogen in the presence of a catalyst, and a hydrogen combustion unit that burns a part of the hydrogen generated in the methane decomposition unit And a methanol production unit that produces methanol by reacting carbon dioxide separated in the methane / carbon dioxide separation unit and a part of hydrogen generated in the methane decomposition unit in the presence of a catalyst, and the hydrogen combustion unit and A biomass-based methanol production apparatus, comprising: a reaction heat transfer section that supplies heat generated in a methanol production section to the methane generation section and the methane decomposition section.
【0036】(8)バイオマスを嫌気性発酵してメタン
と二酸化炭素を発生するメタン発生部と、前記メタン発
生部で発生したメタンと二酸化炭素を分離するメタン・
二酸化炭素分離部と、前記メタン・二酸化炭素分離部で
分離したメタンを触媒存在下で炭素と水素に分解するメ
タン分解部と、前記メタン分解部で生成した水素の一部
を燃焼する水素燃焼部と、前記メタン・二酸化炭素分離
部で分離した二酸化炭素と前記メタン分解部で生成した
水素の一部とを触媒存在下で反応させてメタノールを生
成するメタノール製造部と、前記水素燃焼部で発生した
熱を前記メタン発生部及び前記メタン分解部に供給する
反応熱伝達部と、前記メタノール製造部で発生した熱を
電力として回収する反応熱利用電力発生部と、を備えた
ことを特徴とするバイオマス利用メタノール製造装置。(8) A methane generating section for generating methane and carbon dioxide by anaerobic fermentation of biomass, and a methane generating section for separating methane and carbon dioxide generated in the methane generating section.
A carbon dioxide separation unit, a methane decomposition unit that decomposes methane separated in the methane / carbon dioxide separation unit into carbon and hydrogen in the presence of a catalyst, and a hydrogen combustion unit that burns a part of the hydrogen generated in the methane decomposition unit And a methanol producing unit for producing methanol by reacting carbon dioxide separated in the methane / carbon dioxide separation unit with a part of hydrogen generated in the methane decomposition unit in the presence of a catalyst, and generated in the hydrogen combustion unit. A reaction heat transfer unit that supplies the generated heat to the methane generation unit and the methane decomposition unit, and a reaction heat utilization power generation unit that recovers heat generated in the methanol production unit as electric power. Biomass methanol production equipment.
【0037】[0037]
【発明の効果】本発明では、バイオマスを嫌気性発酵し
てCH4とCO2を発生するメタン発生部と、メタン発生
部で発生したCH4を触媒を用いて炭素とH2に分解する
メタン分解部と、CO2とメタン分解部で生成したH2と
を触媒を用いて反応させてメタノールを合成するメタノ
ール製造部と、を備えるバイオマス利用メタノール製造
装置を用い、バイオマスを細菌により嫌気性発酵して得
られる発生ガスからCH 4を得て、そのCH4を触媒存在
下で分解することによりH2を得るので、H2を安価に入
手でき、そのH2をCO2と反応させてメタノールを合成
してCO2を固定することができ、かつ装置本体も安価
に構成することができる。さらに、メタン分解部で生成
したH2を燃焼する水素燃焼部を備え、水素燃焼部で発
生する燃焼熱をメタン発生部及びメタン分解部に導くよ
うにしたので、メタン発生部及びメタン分解部を加温す
るエネルギーを補うことができ、コストの低減を図るこ
とができる。According to the present invention, biomass is subjected to anaerobic fermentation.
CHFourAnd COTwoMethane generating section and methane generating
CH generated in the partFourWith carbon and HTwoDecompose into
Methane decomposition section, COTwoAnd H generated in the methane decomposition sectionTwoWhen
Reacts with a catalyst to produce methanol
Production using biomass
Biomass obtained by anaerobic fermentation with bacteria
Generated gas from CH FourAnd get that CHFourThe catalyst present
By disassembling belowTwo, So HTwoInexpensive
I can do it, HTwoTo COTwoTo produce methanol
And COTwoCan be fixed, and the device body is inexpensive
Can be configured. Furthermore, it is generated in the methane decomposition section
HTwoEquipped with a hydrogen combustion section that burns
The generated combustion heat will be led to the methane generation section and methane decomposition section
Heat the methane generation section and methane decomposition section
Energy can be supplemented and costs can be reduced.
Can be.
【図1】 一実施例のブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of one embodiment.
【図2】 他の実施例のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of another embodiment.
【図3】 さらに他の実施例のブロック図である。FIG. 3 is a block diagram of still another embodiment.
【図4】 さらに他の実施例のブロック図である。FIG. 4 is a block diagram of still another embodiment.
2 バイオマス処理部 4 メタン分離・濃縮部 6 メタン分解部 8 メタノール製造部 10 凝縮器 2 Biomass treatment section 4 Methane separation / concentration section 6 Methane decomposition section 8 Methanol production section 10 Condenser
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C07C 31/04 C12P 5/02 C12P 5/02 C07B 61/00 300 // C07B 61/00 300 B09B 3/00 ZABC (C12P 5/02 C12R 1:01) Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI C07C 31/04 C12P 5/02 C12P 5/02 C07B 61/00 300 // C07B 61/00 300 B09B 3/00 ZABC (C12P 5/02 C12R 1:01)
Claims (3)
酸化炭素を発生するメタン発生部と、 前記メタン発生部で発生したメタンを触媒を用いて炭素
と水素に分解するメタン分解部と、 二酸化炭素と前記メタン分解部で生成した水素とを触媒
を用いて反応させてメタノールを合成するメタノール製
造部と、を備えたことを特徴とするバイオマス利用メタ
ノール製造装置。1. A methane generating unit for generating methane and carbon dioxide by anaerobic fermentation of biomass, a methane decomposing unit for decomposing methane generated in the methane generating unit into carbon and hydrogen using a catalyst, A biomass-utilizing methanol production apparatus, comprising: a methanol production section that reacts hydrogen produced in the methane decomposition section with a catalyst using a catalyst to synthesize methanol.
酸化炭素を発生するメタン発生部と、 前記メタン発生部で発生したメタンと二酸化炭素を分離
するメタン・二酸化炭素分離部と、 前記メタン・二酸化炭素分離部で分離したメタンを触媒
存在下で炭素と水素に分解するメタン分解部と、 前記メタン・二酸化炭素分離部で分離した二酸化炭素と
前記メタン分解部で生成した水素とを触媒存在下で反応
させてメタノールを生成するメタノール製造部とを備え
たことを特徴とするバイオマス利用メタノール製造装
置。2. A methane generating section for generating methane and carbon dioxide by anaerobic fermentation of biomass, a methane / carbon dioxide separating section for separating methane and carbon dioxide generated in the methane generating section, A methane decomposition section that decomposes the methane separated in the carbon separation section into carbon and hydrogen in the presence of a catalyst, and converts the carbon dioxide separated in the methane / carbon dioxide separation section and the hydrogen generated in the methane decomposition section in the presence of a catalyst. A biomass-utilizing methanol production apparatus, comprising: a methanol production unit for producing methanol by reacting.
を燃焼する水素燃焼部と、前記水素燃焼部で発生した熱
を前記メタン発生部及び前記メタン分解部に供給する反
応熱伝達部と、をさらに備える請求項1又は2に記載の
バイオマス利用メタノール製造装置。3. A hydrogen combustion section for burning a part of the hydrogen generated in the methane decomposition section, and a reaction heat transfer section for supplying heat generated in the hydrogen combustion section to the methane generation section and the methane decomposition section. The biomass-utilizing methanol production apparatus according to claim 1 or 2, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16510498A JPH11188262A (en) | 1997-10-24 | 1998-06-12 | Apparatus for producing methanol utilizing biomass |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9-309761 | 1997-10-24 | ||
JP30976197 | 1997-10-24 | ||
JP16510498A JPH11188262A (en) | 1997-10-24 | 1998-06-12 | Apparatus for producing methanol utilizing biomass |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11188262A true JPH11188262A (en) | 1999-07-13 |
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ID=26489964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16510498A Withdrawn JPH11188262A (en) | 1997-10-24 | 1998-06-12 | Apparatus for producing methanol utilizing biomass |
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Country | Link |
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