KR20160138543A - 연료 탄화수소유의 제조 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

고온 고압의 조건이나 수소의 첨가를 필요로 하지 않고, 이산화탄소를 원료로 하여 메탄올을 생성하고, 추가로 경유나 중유 등의 연료 탄화수소를 수율 좋게 생성하는 방법 및 장치로서, 촉매의 존재하에서 공기를 버블링시킨 물과 메탄올을 혼합하고, 얻어지는 혼합액과 원료 탄화수소유를 혼합하여 유화액을 제조하고, 이 유화액과 이산화탄소를 포함하는 기체 또는 수용액을 접촉시키는 것을 특징으로 하는 탄화수소유의 증량 방법을 제공한다.

Description

연료 탄화수소유의 제조 방법 및 장치{PROCESS AND DEVICE FOR PRODUCING FUEL HYDROCARBON OIL}
본 발명은 탄화수소유의 생성 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근, 이산화탄소 배출에 의한 지구 온난화 문제가 심각해지고 있다. 산업계에서는 저배출을 위한 연구, 대체 에너지의 개발 등과 같은 노력을 하고 있으며 일정한 효과를 달성하고 있다. 한편, 동일본 대지진으로 영향을 받은 원자력 발전이 사실상 정지되어 있는 현재, 화석연료를 지금까지 이상으로 사용할 수밖에 없어, 이산화탄소의 배출에 더욱 박차를 가하고 있다.
또 최근 에너지에 의한 환경파괴가 문제가 되고 있다. 화석연료는 유독 가스의 근원인 황분, 질소분, 페놀분이 포함되어 있어 환경파괴로 이어지는 것이 알려져 있다. 또, CO2 의 발생으로 인한 지구 온난화의 대책도 급선무이다. 이 환경파괴를 방지 혹은 억제하기 위해서, 화석연료의 사용으로 인해 발생하는 유독 가스를 삭감하는 것이나, 연료 효율을 높이는 것이 유효하다.
이와 같은 관점에서, 연료 탄화수소의 연료 효율을 개선시키는 발명으로서 본 발명자에 의한 특허문헌 1 에 기재된 것이 있다. 특허문헌 1 에 개시된 발명은 천연 식물성 복합 효소를 물에 혼합하여 제조된 활성수를 오일과 반응시켜, 효소에 의한 원료유의 가수분해 반응에 의해, 반응한 물도 연료로서 기능하는 것이기 때문에, 연료 효율을 향상시킬 수 있어 유해 물질의 발생을 억제하기가 용이하고, 또한 안정되어 있는 연료유를 제조하는 방법 및 장치를 제공하여 환경파괴 방지에 공헌할 수 있는 것이다.
특허문헌 1 : 일본 공개특허공보 2012－72199
그런데, 최근, 이산화탄소 배출로 인한 지구 온난화 문제, 및 화석연료의 고갈에 따른 대체 에너지 문제를 발본적으로 해결할 수 있는 수단이 요구되고 있다. 수소와 이산화탄소의 반응에 의해, 가솔린 유분 등의 연료 탄화수소를 생성할 수 있는 것은 밝혀져 있지만, 고온 고압 조건하에서의 반응이 요구된다. 또, 수소를 원료로 이용하지 않고, 이산화탄소를 원료로 하여 탄화수소를 합성하는 방법은 인공 광 합성의 실현으로서 다양하게 대처하고 있지만, 연료 탄화수소를 효율적으로 제조하기에는 이르지 못하고 있다.
이 발명은 상기 서술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 고온 고압의 조건이나 수소의 첨가를 필요로 하지 않고, 이산화탄소를 포함하는 기체 혹은 액체를 원료로 하여 메탄올을 생성하고, 나아가 경유나 중유 등의 연료 탄화수소를 수율 좋게 생성하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 결과, 메탄올을 포함하는 물, 탄화수소유 (연료 탄화수소) 및 이산화탄소를 포함하는 기체 혹은 액체를, 상온하에서 가압하지 않고 혼합함으로써, 원료에 사용한 탄화수소유보다 증량한 탄화수소유를 생성하는 것에 성공하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 다음과 같다.
본 발명에 관한 탄화수소유의 증량 방법은 촉매의 존재하에서 공기를 버블링시킨 물과 메탄올을 혼합하고, 얻어지는 혼합액과 원료 탄화수소유를 혼합하여 유화액을 제조하고, 이 유화액과, 이산화탄소를 포함하는 기체 또는 수용액을 접촉시키는 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관한 탄화수소유의 제조 방법은 촉매의 존재하에서 공기를 버블링시킨 물과 메탄올을 혼합하고, 얻어지는 혼합액과 원료 탄화수소유를 혼합하여 유화액을 제조하고, 이 유화액과 이산화탄소를 포함하는 기체 또는 수용액을 접촉 처리하고, 얻어지는 처리물로부터 탄화수소유를 채취하는 것을 특징으로 한다.
상기 탄화수소유의 증량 방법 또는 탄화수소유의 제조 방법에 있어서, 탄화수소유는 다음 식 (1) 및 (2)：
CO2 + H2O + CnH2n +2 = Cn + 1H2n +4 + 3/2O2 (1)
CH3OH + CnH2n +2 = Cn + 1H2n +4 + H2O (2)
로 나타내는 반응에 기초하여 생성되는 것이다.
여기서, 상기 탄화수소유의 증량 방법 또는 탄화수소유의 제조 방법에 있어서, 촉매가 효소 및/또는 제올라이트 혹은 제올라이트계의 물질인 것이 바람직하고 (촉매는 제올라이트 혹은 제올라이트계의 물질에 담지시킨 물질이어도 된다), 물이 활성 종을 포함하는 것인 것이 바람직하고, 탄화수소유가 경유, 중유, 등유, 케로신 및 가솔린의 어느 것인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 관한 탄화수소유의 생성 장치는 촉매의 존재하에서 공기를 버블링시킨 물과 메탄올을 혼합하는 혼합 조와, 이 혼합 조에 포함되는 혼합액과 탄화수소유를 혼합하여 유화액을 제조하는 유화액 제조 조와, 제조된 유화액과 이산화탄소를 접촉시키는 접촉 조를 구비한 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 접촉 조는 상기 유화액을, 대기중의 이산화탄소, 어느 하나의 조로부터 또는 이산화탄소 회수 장치 등에 의해 회수된 이산화탄소에 폭기하거나, 또는 이산화탄소를 포함하는 기체 혹은 수용액을 상기 유화액 제조 조에 도입하는 것인 것이 바람직하다.
이 발명에 의하면, 메탄올을 포함하는 물, 연료 탄화수소, 및 이산화탄소를 혼합함으로써, 연료 탄화수소를 적어도 10 ％ 증량할 수 있다.
따라서, 본 발명에 의해, 온난화의 원인인 이산화탄소를 원료로 하여 에너지원이 되는 연료 탄화수소를 생성할 수 있으므로, 식물이 광 합성에 의해 대기중의 탄소를 고정시켜 에너지로서 사용하고 있는 것과 동일한 작용을 나타낼 수 있어, 인류가 지구 전체의 과제로 하고 있는 에너지 문제 및 환경 문제를 함께 해결할 수 있다.
도 1 은 활성수를 제조하는 활성수 제조 장치의 구성도이다.
도 2 는 균질 혼합 장치의 구성도이다.
도 3 은 교반 탱크의 구성을 나타내는 구성도이다.
도 4 는 교반기의 구성을 설명하는 설명도이다.
도 5 는 교반기의 내부를 나타내는 종단면도이다.
도 6 은 펄스 필터와 정밀 필터의 구성을 설명하는 설명도이다.
도 7 은 뉴턴 분리 조의 종단면도이다.
도 8 은 다른 실시예의 교반기를 나타내는 종단면도이다.
본 발명은 메탄올을 포함하는 물과 연료 탄화수소를 혼합하여 유화 상태로 하고, 유화 상태의 메탄올/물/연료 탄화수소 혼합 용액과, 이산화탄소를 포함하는 기체 또는 수용액을 접촉시킴으로써, 연료 탄화수소를 증량시킨다는 것이다. 본 발명의 방법에 의해 얻어지는 연료 탄화수소는 원료인 연료 탄화수소와 비교하여 적어도 10％, 바람직하게는 20％, 보다 바람직하게는 30％, 더욱 바람직하게는 40 ％ 나 증량되어 있다. 예를 들어, 생성된 연료 탄화수소의 증가 비율은 원료의 연료 탄화수소의 10 ％ ∼ 100 ％ 이며, 바람직하게는 10 ％ ∼ 50 ％ 이며, 더욱 바람직하게는 30 ％ ∼ 50 ％ 이다.
따라서, 본 발명에 의해, 매우 효율적으로 연료 탄화수소를 제조할 수 있다.
본 발명은 이하의 공정을 포함한다.
(i) 촉매의 존재하에서 공기를 버블링시킴으로써 물을 활성화시키는 수처리 공정.
(ii) 활성화한 물과 탄화수소유와 메탄올을 혼합하여 유화액을 제조하는 공정.
(iii) 유화액과 이산화탄소를 접촉시키는 공정.
여기서, 수처리 공정 후에 혼합 공정을 실시하고, 나아가 그 후에 반응 공정을 실시하는 대신에, 수처리 공정과 혼합 공정을 동시에 실시하거나 혼합 공정과 반응 공정을 동시에 실시할 수도 있고, 나아가서는 수처리 공정, 혼합 공정 및 반응 공정을 모두 동시에 실시할 수도 있다.
본 발명에 있어서, 상기 (i) 에서 (iii) 까지의 공정에 있어서의 반응식은 다음 식 (1) 및 (2) 에 의해 나타낸다.
CO2 + H2O + CnH2n +2 = Cn + 1H2n +4 + 3/2O2 (1)
CH3OH + CnH2n +2 = Cn + 1H2n +4 + H2O (2)
이산화탄소가 관여하는 상기 식 (1) 은 이하의 연쇄 반응으로 표현할 수 있다.
CO2 + 2H2O → CH3OH + 3/2O2 (3)
CH3OH + CnH2n +2 → Cn + 1H2n +4 + H2O (4)
사용하는 물은 활성 종 (예를 들어 활성 산소나 하이드록시라디칼) 을 포함하는 상태로 하는 것이 바람직하다. 활성 종을 포함하도록 하기 위해서는 물을 하이드록시라디칼화하는 것 외에 수처리 공정에 있어서, 리파아제 등의 효소를 물에 혼합하거나 제올라이트 혹은 제올라이트계의 물질을 반응계에 포함시키도록 하면 된다. 또, 소정 시간 공기에서 버블링하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 상기 (1) 및 (2) 에 나타내는 식의 반응이 상온화에서 이루어지도록 활성화하기 위해서는 상온하에서 72시간 버블링하는 것이 바람직하지만, 원료의 물 상태에 따라 적절히 시간을 변경해도 된다. 또, 혼합 공정은 전체가 균질해지도록 실시하는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 탄화수소유란, 탄화수소를 주성분으로 하고, 상온 상압하 (예를 들어 온도 15 도 및 1 기압) 에 있어서 액상을 나타내는 것을 의미하고, CnH2n+2 또는 Cn + 1H2n + 4 로 나타나는 물질이다 (사슬식 포화 탄화수소). n 은 예를 들어 1 ∼ 40 이며, 바람직하게는 1 ∼ 20 이다. 이와 같은 탄화수소유로서는 중유, 경유 (예를 들어 n = 10 ∼ 20), 가솔린 (예를 들어 n = 4 ∼ 10), 나프타, 케로신 (예를 들어 n = 10 ∼ 15), 등유 (예를 들어 n = 9 ∼ 15) 등을 들 수 있지만 이들로 한정되는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 있어서는 탄화수소유를 「연료 탄화수소」또는 「연료유」라고도 한다. 동일하게 촉매의 존재하에서 공기를 버블링시킨 물을 「효소수」또는 「물」이라고도 한다.
본 발명에 관한 연료 탄화수소의 생성 방법은 그 생성 장치로서 일본 공개특허공보 2012－72199 에 개시된 연료 제조 장치를 이용함으로써 실시할 수 있다. 즉, 도 1 은 물을 활성화하는 수처리 장치 (1) 의 구성도이다. 수처리 장치 (1) 은 복수의 혼합 조 (11) (11a ∼ 11d) 와 안정화 조 (14) 와 각 조에 공기를 보내는 블로워 펌프 (15) 와 각 조 사이에서 액체를 이동시키는 펌프 (P) 와 그 이동 시에 불순물 등을 제거하는 필터 (F) 로 구성되어 있다. 혼합 조 (11a ∼ 11d) 는 도시 상하에 2 계통 형성되어 있고, 양 계통 모두, 혼합 조 (11a, 11b, 11c, 11d) 의 순으로 펌프 (P) 와 필터 (F) 로 접속되어 있다.
혼합 조 (11a) 에는 예를 들어 연수, 효소 분말 (예를 들어 EP－10) 을 포함하는 제올라이트 혹은 제올라이트계의 물질이, 1000 리터, 500 g 의 비율로 공급되고, 이 연수, 효소 분말 및 제올라이트가 블로워 펌프 (15) 로부터 공급되는 공기에 의해, 예를 들어 72 시간, 교반 혼합된다. 물과 효소 분말을 포함하는 제올라이트 혹은 제올라이트계의 물질의 비율은 예를 들어 연수 99.95 ％ (중량비) 에 대해 효소 분말 0.05 ％ (중량비) 정도로 하는 것이 바람직하다. 또, 이 효소 분말을 구성하는 효소의 유래는 특별히 한정되는 것은 아니고, 동물 유래이던 식물 유래이던 미생물 유래이던 상관이 없다. 효소는 리파아제를 주원료로 하는 것이 바람직하고, 리파아제와 셀룰라아제로 구성되는 것이 더욱 바람직하다. 또, 효소는 2가 산화철을 포함하는 것이 바람직하다. 또, 효소는 리파아제를 98 ％ (중량비), 셀룰라아제를 2 ％ (중량비) 로 하는 것이 보다 바람직하다. 이들 효소는 망고, 아보카도, 파인애플, 노니, 산자나무 열매 등의 과일로부터 추출할 수 있다. 또, 시판되는 효소를 사용해도 된다. 효소 분말은 이와 같은 효소를 열건조시킨 분말로 하여 보존성을 높여 사용하는 것이 바람직하다.
이 혼합수는 일정시간 경과 후에 펌프 (P) 에 의해 다음의 혼합 조(11b) 로 이동된다. 이 이동 시, 필터 (F) 로 불순물이 제거된다. 그리고, 혼합 조 (11b) 에서는 재차 블로워 펌프 (15) 로부터 공급되는 공기에 의해 교반 혼합된다. 이것을 혼합 조 (11d) 까지 반복한 후, 안정화 조 (14) 에서 알코올이 첨가된다. 이 알코올은 예를 들어 메탄올이나 에탄올로 할 수 있고, 메탄올을 사용하는 것이 바람직하다. 이 알코올의 배합율은 예를 들어 혼합수에 대해 메탄올 5 ％ ∼ 20 ％ (중량비) 정도로 하는 것이 바람직하다.
알코올이 첨가된 정제 활성수는 안정화 조 (14) 로부터 펌프 (P) 에 의해 꺼내진다. 그 때, 3개의 필터 (F) 에 의해 불순물이 제거된다. 꺼내진 정제 활성수는 적절한 용기로 옮기거나, 또는 다음의 도 2 에 나타내는 연료 제조 장치 (2) 의 활성수 탱크 (22) 에 저류한다.
본 실시예에 있어서, 수처리 장치 (1) 에 의해 활성화된 물은 상온에 있어서도, 반응 공정에 있어서, 원료유를 첨가했을 때에 반응식 (1) 및 (2) 의 반응이 이루어지도록 활성화되어 있다.
도 2 는 균질 혼합 장치 (2) 의 구성도를 나타낸다. 균질 혼합 장치 (2) 는 원료유를 저류하는 오일 저류부로서의 원료 오일 탱크 (21), 활성수를 저류하는 활성수 저류부로서의 활성수 탱크 (22), 2개의 교반 탱크 (23), 제어반 (24), 펄스 부여부 (25), 뉴턴 분리 조 (26), 분리 탱크 (27), 정밀 필터부 (28), 완성 탱크 (29), 및 배출액 탱크 (30) 에 의해 구성되어 있다.
원료 오일 탱크 (21) 은 원료가 되는 오일을 저류하는 탱크이며, 저류하고 있는 원료유를 필요량씩 교반 탱크 (23) 에 파이프 (R) 를 통해서 주입한다. 원료유는 예를 들어 A중유, B중유, C중유, 경유, 등유 등으로 할 수 있고, 이 실시예에서는 A중유를 사용한다.
활성수 탱크 (22) 는 활성수 제조 장치 (1) 로 정제한 활성수를 저류하는 탱크이며, 저류하고 있는 활성수를 필요량씩 교반 탱크 (23) 에 파이프 (R) 를 통해서 주입한다.
교반 탱크 (23) 은 주입된 원료유 (이 예에서는 A중유) 와 활성수를 교반하고 반응시켜 연료유를 제조하는 탱크이다. 여기서의 반응은 효소에 의한 원료유의 가수분해 반응이다. 이 교반 탱크 (23) 에 주입하는 원료유와 활성수의 비율은 원료유의 종류에 따라 적절히 조정하면 되고, 예를 들어, A중유 60 ％ 와 활성수 40 ％, 경유 70 ％ 와 활성수 30 ％, 혹은 등유 70 ％ 와 활성수 30 ％ 와 같은 비율로 하는 것이 바람직하지만, 원료유의 성상에 따라 적절히 더 조정해도 된다.
제어반 (24) 는 각부를 제어하는 제어부이며, 전력 공급의 ON/OFF 등의 각종 제어를 실행한다. 펄스 부여부 (25) 는 교반 탱크 (23) 에서 제조된 연료유에 진동을 주어 잔류물을 제거하기 쉽게 한다. 잔류물은 예를 들어 다 반응시킬 수 없었던 물, 중유 속의 불순물 등이다.
뉴턴 분리 조 (26) 은 연료유를 저류하여 중력에 의해 잔류물을 하방으로 떨어뜨리고, 상방에 남는 연료유를 추출한다.
분리 탱크 (27) 은 연료유로부터 잔류물을 더 분리한다. 정밀 필터부 (28) 은 연료유로부터 필터에 의해 잔류물을 제거한다. 완성 탱크 (29) 는 완성한 연료유를 저류한다. 배출액 탱크 (30) 은 펄스 부여부 (25) 및 뉴턴 분리 조 (26) 에서 발생한 배출액을 저류한다.
도 3 은 교반 탱크 (23) 의 구성을 나타내는 구성도이다. 교반 탱크 (23) 은 대략 원통형의 교반 공간 (40) 이 형성되고, 이 교반 공간 (40) 내에 교반기 (43) (43L, 43R), 및 펌프 (44) (44L, 44R) 가 형성되어 있다. 교반기 (43) 은 도시 좌측의 교반기 (43L) 가 교반 공간 (40) 내의 하방에 형성되고, 도시 우측의 교반기 (43R) 가 교반 공간 (40) 내의 상방에 형성되어 있고, 각각이 상하 좌우로 분산 배치되어 있다. 각 교반기 (43) 은 펌프 (44) (44L, 44R) 가 접속되어 있고, 이 펌프 (44) 로부터 연료유, 활성수, 또는 활성수와 오일의 혼합물 등이 공급된다.
펌프 (44L) 는 흡입구 (41L) 가 상방에 배치된 파이프가 접속되어 있고, 펌프 (44L) 가 연료유, 활성수, 또는 활성수와 오일의 혼합물을 교반기 (43L) 에 송출함으로써, 교반 공간 (40) 내의 연료유, 활성수, 또는 활성수와 오일의 혼합물 등을 대략 균등하게 순환시키고 있다.
펌프 (44R) 는 흡입구 (41R) 가 하방에 배치된 파이프가 접속되어 있고, 펌프 (44L) 가 연료유, 활성수, 또는 활성수와 오일의 혼합물을 교반기 (43L) 에 송출함으로써, 교반 공간 (40) 내의 연료유, 활성수, 또는 활성수와 오일의 혼합물 등을 대략 균등하게 순환시키고 있다. 이 펌프 (44L, 44R) 는 모두 30압 ∼ 40압의 펌프를 사용하는 것이 바람직하다.
도 4 는 교반기 (43) 의 구성을 설명하는 설명도이다. 교반기 (43) 은 내부 중공의 금속제이며, 대략 원통형의 헤드부 (51) 과 그 아래로 이어지는 역원추형의 바디부 (59) 와 그 아래의 후단부 (60) 로 주로 구성되어 있다. 헤드부 (51) 의 상면 중앙에는 원통형의 중심축 (53) 이 형성되어 있다. 이 중심축 (53) 은 상하 방향으로 관통하는 유입 구멍 (53a) (도 5 참조) 가 형성되어 있고, 이 유입 구멍 (53a) 로부터 연료유, 활성수, 또는 활성수와 오일의 혼합물이 유입된다.
헤드부 (51) 의 측면의 일부에는 연료유, 활성수, 또는 활성수와 오일의 혼합물이 유입되는 유입구 (57) 이 형성되어 있다. 이 유입구 (57) 은 밖에서 안으로 관통하는 구멍이며, 원통형의 연결 커버 (55) 로 주위가 둘러싸여져 있다. 연결 커버 (55) 의 내면에는 나사 홈 (56) 이 형성되어 있고, 펌프 (44) 와 연결되는 파이프가 장착되는 구성으로 되어 있다.
또, 유입구 (57) 의 위치 및 연결 커버 (55) 의 방향은 도 4 의 (B) 의 A－A 단면도에 나타내는 바와 같이, 교반기 (43) 의 중심에서 편심되어 내주로 향해 연료유, 활성수, 또는 활성수와 오일의 혼합물이 유입되도록 구성되어 있다. 이로써, 유입구 (57) 로부터 유입된 연료유 등이 원통형의 중심축 (53) 을 축으로 하여 효율적으로 회전한다.
도 5 의 B－B 단면도에 나타내는 바와 같이, 교반기 (43) 의 내부에는 내주를 따라 복수의 핀 (63) 이 세워져 형성되어 있다. 이 복수의 핀 (63) 은 각각이 교차하지 않도록 간극을 두고 배치되어 있다. 예를 들어, 0.03 mm 의 핀을, 10 mm 정도의 간격을 두고 55 ∼ 80개 형성하면 된다.
교반기 (43) 의 후단부 (60) 에는 배출 구멍 (61) 이 형성되어 있다. 이와 같이 구성된 교반기 (43) 은 오일과 활성수를 효율적으로 교반하여 분해 반응시킬 수 있다. 상세히 서술하자면, 유입구 (57) 로부터 유입된 연료유, 활성수, 또는 활성수와 오일의 혼합물은 중심축 (53) 의 주위를 회전하면서, 배출 구멍 (61) 으로 향해 회전 반경이 서서히 작아지는 회오리 형상으로 이동한다. 그 때, 내부에 형성된 복수의 핀 (63) 에 의해 교반된다. 또, 회오리 형상으로 회전함으로써, 중심축 (53) 의 하방 부근에 부압이 발생하고, 이로써 유입 구멍 (53a) 로부터 연료유, 활성수, 또는 활성수와 오일의 혼합물이 유입된다. 즉, 도 3 에 나타낸 교반기 (43L) 는 흡입구 (41L) 로부터 흡입하는 주로 오일을 펌프 (44L) 에 의해 유입구 (57) 로부터 받아들이고, 유입 구멍 (53a) 로부터 주로 활성수를 받아들여 교반한다. 이와 반대로 교반기 (43R) 는 흡입구 (41R) 로부터 흡입하는 주로 활성수를 펌프 (44R) 에 의해 유입구 (57) 로부터 받아들이고, 유입 구멍 (53a) 로부터 주로 오일을 받아들여 교반한다. 이 교반기 (43) 에 의해, 강력한 수압 중에서 활성수와 오일을 격돌시켜 교반하고, 반응식 (1) 의 반응을 촉진시킬 수 있다.
이 교반기 (43) 을 구비한 교반 탱크 (23) 에 의해 소정 시간 (예를 들어 15분 ∼ 20분 정도) 교반하면, 교반기 (43) 내에서 회오리 형상으로 이동하여 교반되고 있는 오일과 효소가 300회에서 500회 접촉하고, 가수분해 반응이 촉진되어 분자 구조가 작아지고 비중도 가벼워진다.
도 6 의 (A) 은 펄스 부여부 (25) 에 형성되는 펄스 필터 (70) 의 사시도이다. 이 펄스 필터 (70) 은 2개의 라인 믹서의 사이에 형성되고, 격자 형상의 칸막이 (71) 사이에 형성되는 구멍에 연료유를 통과시킨다. 이 펄스 부여부 (25) (특히 칸막이 (71)) 는 세라믹 소성체로 형성되어 있다.
칸막이 (71) 은 내부에서 스크루 형상으로 완만하게 꼬여 있고, 유입되어 온 연료유를 진동시켜 반응을 촉진시킨다. 이로써, 불순물을 제거하기 쉬운 상태로 할 수 있다.
도 6 의 (B) 은 정밀 필터부 (28) 에 형성되는 정밀 필터 (80) 의 사시도를 나타낸다. 이 정밀 필터 (80) 은 메시 형상의 소재로 형성된 원통형의 통부 (82) 주위에, 중심으로부터 방사상으로 퍼지는 필터 (81) 가 형성되어 있다. 이 필터 (81) 에 대해 외주로부터 통부 (82) 내로 향하여 연료유를 통과시킴으로써 불순물을 제거할 수 있다.
필터 (81) 은 방사상으로 형성되어 있기 때문에, 도 6 의 (C) 의 일부 확대 평면도에 나타내는 바와 같이, 기부측 (81a) 로부터 선단측 (81c) 까지의 판상 면 (81b) 전체로 연료유를 통과시킬 수 있다. 이 때문에, 기부측 (81a) 에 불순물이 축적되어 통과하기 어려워져도, 판상 면 (81b) 에서 연료유를 문제없이 통과시켜 불순물을 제거할 수 있다.
도 7 은 본 발명에 관한 접촉 조로서의 뉴턴 분리 조 (26) 의 종단면도를 나타낸다. 뉴턴 분리 조 (26) 은 저부 부근에 형성된 경사판 (96) 과 그 상방 위치에 교대로 복수 형성된 고위판 (92) 과 저위판 (93) 으로 주로 구성되고, 전단에 액체 유입구 (91) 이, 후단에 액체 배출구 (95) 가 형성되어 있다. 고위판 (92) 는 하단과 경사판 (96) 사이에 공간이 형성되어 있고, 연료유가 전후로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 저위판 (93) 은 상단이 고위판 (92) 보다 낮게 형성 되어 있고, 저류하고 있는 연료유의 상부를 흘러넘치게 하여 근처의 저류부에 이동시킬 수 있다. 이 저위판 (93) 은 하단부에 가동판 (94) 가 형성되어 있고, 이 가동판 (94) 의 하단이 경사판 (96) 에 접촉하도록 구성되어 있다. 고위판 (92) 과 저위판 (93) 은 이 순서로 교대로 늘어놓아 구성되어 있고, 경사판 (96) 의 경사에 맞추어 하단이 점차 짧아지도록 구성되어 있다.
이 구성에 의해, 액체 유입구 (91) 로부터 제 1 저류부 (90a) 로 유입된 연료유는 불순물이 하방에 축적되어 정제됨과 함께, 반응식 (1) 및 (2) 에 의해 연료유가 생성되어, 다음의 제 2 저류부 (90b) 로 넘쳐 나온다. 이것을 제 1 저류부 (90a) 로부터 제 4 저류부위 (90d) 까지 반복하여 깨끗해진 연료유는 액체 배출구 (95) 로부터 배출된다.
각 저류부 (90a ∼ 90d) 에서 침전한 불순물은 경사판 (96) 을 따라 하방으로 이동한다. 이 때, 가동판 (94) 가 열려 불순물이 하방으로 이동하는 것을 허용 한다. 또한, 이 가동판 (94) 는 역방향으로는 열리지 않기 때문에, 불순물이 역류하는 경우는 없다.
경사판 (96) 을 따라 하방으로 이동한 불순물은 회수 개구부 (97) 로부터 밸브 (99a) 를 거쳐 회수부 (98) 로 이동하고, 이 회수부 (98) 내에 회수된다. 밸브 (99a) 는 간헐적으로 개폐 동작하고, 어느 정도 잔류물이 고이면 개방하여 회수부 (98) 에 회수하고, 폐쇄한다. 이 때, 회수부 (98) 의 상부 부근에 형성된 배기 밸브 (99c) 로부터 배기된다. 회수부 (98) 에 회수한 불순물은 회수 밸브 (99b) 로부터 꺼내어 폐기하거나 하면 된다.
또한, 교반기 (43) 은 도 8 에 나타내는 바와 같이 상이한 타입의 교반기 (43A) 를 사용해도 된다. 이 교반기 (43A) 는 후단부 (60) 에 배출 구멍이 형성되어 있지 않다. 또, 상기 서술한 실시예의 중심축 (53) 대신에 중심 파이프 (54) 가 형성되어 있다. 이 중심 파이프 (54) 는 내부에 중공부 (67) 을 갖는 원통 형상을 가지고 있고, 그 상단 (67a) 가 연료유의 배출구로서 기능한다. 이와 같이 구성된 교반기 (43A) 는 유입구 (57) 로부터 유입된 활성수와 오일을 회전시키고, 회전 반경을 작게 하면서 회오리 형상으로 하방으로 이동시켜, 중심 파이프 (54) 의 하단에서 상단으로 이동하여 상단으로부터 배출된다. 이 교반기 (43A) 도 상기 서술한 실시예의 교반기 (43) 와 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다.
이상으로 설명한 수처리 장치 (1), 균질 혼합 장치 (2) 및 뉴턴 분리 조 (26) 에 의해, 반응식 (1) 및 (2) 에 의한 반응을 이루게 하여 연료유를 생성할 수 있다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 단, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
연료유의 생성 시험
본 발명자는 상기 장치를 사용하여 연료 탄화수소의 생성 시험을 실시했다. 이 시험에서는 상기 서술한 발명을 실시하기 위한 형태로 기재한 장치를 이용하고, 동 형태로 기재한 방법을 채용했다.
＜시험 결과＞
본 시험에서는 원료유로서 경유를 이용하고, 신연료로서 원료유와 메탄올/활성수와 혼합하여 조제한 연료 (혼합 체적비는 370:150) 를 얻을 수 있었다.
본 시험에 의해 투입한 물질은 다음과 같다.
비중 체적(리터) 질량(kg)
경유 0.845 3364.30 2842.83
효소수 1 7057.10 7057.10
메탄올 0.79 412.60 325.95
합계 10834.00 10225.89
이에 비해, 오버플로우한 신연료와 각 탱크의 잔량의 합계는 다음과 같다. 경유 0.845 4923.92 4160.71
메탄올 효소수 0.975 5587.96 5448.26
합계 10511.88 9608.97
따라서, 경유의 수지는 ＋1317.88 kg, 메탄올 효소수의 수지는 －1934.80 kg 이 되고, 전체 수지는 －616.92 kg 이 되어, 경유의 증가율은 46.36 ％ 에도 미칠 수 있었다.
실시예 2
추가 시험
또, 실시예 1 다음에 행한 동일한 추가 시험에서도 하기 데이터를 얻을 수 있었다.
［추가 시험 1 에 의한 생성분］
전체 물질 수지 －16.0 kg
성분 물질 수지
경유 126.5 kg
물 －117.1 kg
메탄올 －25.3 kg
경유 증가율 40.2 ％
［추가 시험 2 에 의한 생성분］
연속 9 배치 (1배치 370 리터의 경유) 의 생성 시험을 실시했다.
투입 경유 ：2813.85 kg
생성 경유 ：3826.88 kg
경유 증가율：36 ％
［추가 시험 3 에 의한 생성분］
투입량 (총계 9768.1 kg)
뉴턴 탱크 준비
메탄올 효소수 (로드 셀 측정 수치：7036.0 kg, 메탄올 농도 0.786 ％)
(내역：효소수(6980.7 kg), 메탄올(55.3 kg), 경유(없음))
1 쿠르 (6 배치) 투입 총량
메탄올 효소수：868.6 kg ((i) 145.3, (ii) 144.0, (iii) 145.6, (iv) 143.6, (v) 145.2, (vi) 144.9) kg
경유：1863.5 kg (2218.45 ℓ, 비중 0.840) ((i) 310.3, (ii) 310.3, (iii) 311.1, (iv) 310.3, (v) 311.3, (vi) 310.2) kg
(기본 준비：효소수 130 kg/130 ℓ, 메탄올 25.7 kg/32.5 ℓ, 경유 319.2 kg/380 ℓ)
회수량 (총량 9608.6 kg)
전체 행정 1 쿠르 (6 배치) 종료후, 수작업으로 질량을 계측했다.
메탄올 효소수：7092.7 kg
경유：2515.9 kg (2995.12 ℓ, 비중 0.84)
매스 밸런스 (－159.5 kg)
투입량 － 회수량 = 9768.1 kg － 9608.6 kg = －159.5 kg
여기서, 로드 셀의 측정치에 의하면 총중량이 －140 kg 이 되어 있었기 때문에, 실질적인 질량의 증감은 약 19.5 kg 정도가 된다.
메탄올 효소수의 증감： －811.9 kg (투입량 7904.6 kg － 회수량 7092.7 kg)
경유의 증감： ＋652.4 kg (투입량 1863.5 kg － 회수량 2515.9 kg, 776.6 ℓ)
경유 증가율：35.0 ％
실시예 3
시험 결과의 검증
상기 시험 결과의 물질 수지 데이터에 근거하여 증량한 경유의 탄소원을 검증했다.
먼저, 물질 수지 데이터에 근거하는 경유 증량의 탄소원을 검증하면, 신연료 생성에 의해 얻어진 물질 수지 데이터로부터 이하의 점이 분명해졌다.
1) 메탄올의 감소량만으로는 경유 증량을 설명할 수 없다는 점에서, 다른 탄소원이 존재하는 것이 명백해졌다.
2) 물의 감소가 명확하게 관측되었다는 점에서, 메탄올 이외의 탄소원이 필요하고, 화학 반응식 (12) (이산화탄소가 반응에 관여하면 물이 소비된다) 가 성립된다고 생각할 수밖에 없다는 점에서, 공기중의 이산화탄소가 경유 증량의 탄소원 (카본 소스) 이 된다고 생각해도 된다.
상기에서, 탄소원이 메탄올 이외에 필요하고, 이산화탄소가 반응에 관여하면 물이 소비된다는 점에서, 공기중의 이산화탄소가 경유 증량의 탄소원 (카본 소스) 이 될 수 있음이 나타났다. 또한, 실시예 1, 2 에 있어서의 경유의 생성율이 상이한 점에 대해서는 반응식 (1) ∼ (4) 로부터, 물이 증가를 위한 원료이며, 이 물의 성상 (pH, 경도, 탁도 등) 에 의해 생성율이 상이한 것 등이 생각될 수 있지만, 상기 실시예로부터, 대체로 30 ％ 이상의 증량이 가능하다 것은 실증할 수 있었다.
실시예 4
탄소원의 검증
이산화탄소가 경유 증량의 탄소원이 되는지 여부를 조사하기 위해, 탄소 안정 동위체 13C 가 경유중의 탄화수소에 도입되는지 여부의 검증을 다음의 순서로 행했다.
＜실험 순서＞
1) 내용량 약 500 ㎖ 의 PET 보틀 (용기 1) 을, 13C 로 표지한 CO2 로 채우고 밀전했다.
2) 펄스 탱크로부터 유출되는 혼합액 100 g (액온 30.5) 를 용기 1 에 넣고 밀전했다.
3) 5초 정도 진탕하고 정치시켰다. 그 때, 용기 1 이 찌그러지는 것을 확인했다.
4) 상기 조작을 완료하고 나서 6 일 후, 탄소 안정 동위체비 δ13C 를 서모피셔 사이언스사 DELTA V ADVANTAGE 를 사용하여 계측했다.
이 계측은 동위체 연구소 (요코하마시 츠루미구 스에히로쵸 1－1－40 요코하마시 산학 공동 연구 센터내, 대표이사：하나와 아키라) 에 의해 실시했다.
2회의 분석 (분석 1, 분석 2) 결과, 탄소 안정 동위체비 (δ13C vs PDB) 가, 분석 1 에서는 －26.4(％) 이며, 분석 2 에서는 －27.8(％) 이었다.
즉, 13C 와 접촉시킨 경유의 δ13C 가, 원 경유의 δ13C 와 비교하여, 1.4 ‰ 치가 높아져 있다. 이는 13C 의 함유량이 원 경유와 비교하여 높은 것을 나타내고 있다. 따라서, 이산화탄소가 경유 증량의 탄소원 (카본 소스) 이 되는 것이 실증되었다.
이와 같이, 신연료 제조시의 물질 수지와 탄소 안정 동위체 13C 를 사용한 반응 시험에 의해, 경유 증량을 위한 탄소원 (카본 소스) 으로서 메탄올뿐이 아닌 이산화탄소가 관여하고 있음이 실증되었다.
요컨대, 대기중의 이산화탄소의 탄소를 탄소원으로 했을 경우, 이 탄소를 인공적으로 고정시킬 수 있고, 이것을 원료로 하여 연료 (상기 실시예에서는 경유) 를 합성 (증량) 하는 것이 부차적으로 나타났다. 본건 발명에 의해 실현되는 화학 반응식으로부터, 이산화탄소를 받아들이고, 산소를 방출하여, 탄소를 연료라는 형태로 에너지원으로 변환하고 있다는 점에서, 이미 인공 광합성이라고 해도 지장이 없는 반응이 나타나고 있음은 분명하다. 그리고, 놀랄게도, 상기 반응식 (1) (2) 에 의한 반응이, 본건 실시예에서는 고온 고압을 가하지 않고, 모두 상온하에서 이루어지고 있다. 단, 본건 발명은 이들 반응식 (1) (2) 에 의한 반응을 모두 상온하에서 이루어지는 것만으로 한정하는 것이 아니다. 예를 들어, 어느 하나의 공정을 가온하 내지는 가압하에서 실시함으로써, 더욱 단시간에 고성능의 메탄올 또는 연료 탄화수소를 생성할 수도 있다.
또한, 상기 실시예에서는 연료 (경유) 와 반응시켰지만, 반응식 (1) 에 의해 받아들인 탄소는 메탄올로서 이용 가능하다는 점에서, 당해 메탄올을 다양한 화학 제품의 원료나 연료 그 자체로 가공할 수 있어 그 응용범위는 넓다.
게다가 최근, 연소 가스로부터 이산화탄소를 회수하는 장치가 다수 발표되고 있다. 현재, 이 장치로부터 회수된 이산화탄소는 대심도 지하의 지각내에 폐기되고 있지만, 이 회수한 이산화탄소를 본 발명의 반응계에 끼워 넣을 수 있고, 탄소 순환의 효과가 생겨 대기중의 이산화탄소를 늘리지 않고 연소가 가능해지고, 이 경우에는 고농도의 이산화탄소를 반응시킬 수 있으므로, 보다 효율이 좋은 메탄올 또는 연료를 생성할 수 있다.
이상과 같은 점에서, 본 발명은 지구 환경의 시점에서도 획기적인 기술이라고 할 수 있다.
또한, 탄소 안정 동위체비 (δ13C：델타 13C) 에 대해 보충 설명한다. 즉, 원소나 동위체의 절대 농도를 직접 측정하는 것은 매우 어려우므로, 동위체의 상대 존재비를 측정하는 방법이 일반적으로 채용되고 있다. 안정 동위체비 δ 는 표준 물질의 안정 동위체 존재비와 분석 샘플의 안정 동위체 존재비가 어느 정도 떨어져 있는지 (편차) 가 천분율 (1/1000：퍼밀) 로 나타난다. 탄소 (C) 의 표준 물질은 시석 (PDB：Pee Dee 베렘나이트 아메리카·노스캐롤라이나주의 Pee Dee 층에 산출하는 시석 (오징어와 같은 류의 화석) 의 탄산칼슘) 에서, 12C 가 98.894 ％, 13C 가 1.106 ％ 이다.
실시예 5
실시예 4의 검증
실시예 4 까지의 설명에 있어서, 이산화탄소가 탄화수소유 증량의 탄소원인 것을 이론적으로 검증해 왔지만, 실제로 이산화탄소의 존재에 의한 증량에 대해 시험을 실시했다. 또한, 장치의 구조상, 완전하게 (예를 들어 대기중의) 이산화탄소를 차단할 수 없는 구조이기 때문에, 강제적으로 이산화탄소를 폭로시켰을 경우의 거동에 대해 시험을 실시했다.
＜시험 순서 1＞
펄스 탱크로부터 유출되는 혼합액 50 g 을 샘플링하여 500 ㎖ 의 밀폐 용기에 넣고, 이하의 조건에서 증량의 정도를 계측했다. 계측은 상기 샘플링으로부터 1시간 후에 실시했다.
· 용기내의 공극이 대기인 경우 (통상적인 경우, 이산화탄소 농도는 300 ppm 정도이다)
증량：약 15 ％
· 용기내의 공극을 이산화탄소로 완전하게 채운 경우
증량：약 26 ％
(i) 에 있어서도 증량되어 있는 이유는 교반 탱크·펄스 탱크내가 개방 구조여서, 대기에 폭로되는 것과, 투입한 메탄올의 반응 때문이다. (i) 과 (ii) 의 차이는 폭로되어 있는 이산화탄소 농도의 차이뿐이고, (ii) 가 크게 증량되어 있는 이유는 혼합액에 폭로되는 이산화탄소의 농도가 높아 반응이 빨리 진행되었기 때문으로 생각할 수 있다.
상기 시험에 의해, 1시간 후에 증량의 차이를 확인할 수 있고, 이산화탄소의 존재에 의해 반응 시간의 단축이 시사되었기 때문에, 다음으로 이산화탄소 농도의 차이에 의한 반응 시간의 차이에 대해 시험을 실시했다.
＜시험 순서 2＞
펄스 탱크로부터 유출되는 혼합액 50 g 을 샘플링하여 500 ㎖ 의 투명 밀폐 용기에 넣고, 이하의 조건에서 증량의 시간 경과를 계측했다.
· 용기를 밀폐하지 않고, 대기에 개방했을 경우 (통상적인 경우, 이산화탄소 농도는 300 ppm 정도이다)
약 30 ％ 까지 증량하는 시간：약 22 시간
· 용기내의 공극을 이산화탄소로 완전하게 채우고, 밀폐했을 경우
약 30 ％ 까지 증량하는 시간：약 90 분
상기 시험 결과를 통해, 적극적으로 이산화탄소를 폭로함으로써, 반응 시간을 단축시킬 가능성을 확인할 수 있었다.
실시예 6
산소가 발생하는 것을 나타내는 화학 반응식 (CO2 + H2O + CnH2n +2 = Cn + 1H2n +4 + 3/2O2 의 화학 반응식 (1)) 과 같이, 실제로 반응중에 산소가 발생되고 있는지 여부를, 산소 검지관을 사용함으로써 정성적으로 확인했다.
＜시험 순서＞
교반 탱크의 가동중에 탱크 상부의 기체를 샘플링하고, 산소 검지관으로 산소 농도를 계측했다. 또, 탱크 근방의 대기 (백그라운드) 에 대해서도 동일하게 실시했다.
· 탱크 근방의 대기 (백그라운드)
산소 농도：약 21 ％
· 교반 탱크내의 기체
산소 농도：약 22.5 ％ ∼ 23 ％
이 시험 결과에 의해, 상기 화학 반응식 (1) 에서 산소가 발생하는 것을 확인할 수 있었다.
산업상 이용가능성
본 발명은 다양한 오일의 증량에 이용할 수 있고, 예를 들어 A중유, B중유, C중유, 경유, 등유 등에 이용할 수 있다.
1 수처리 장치
2 균질 혼합 장치
23 교반 탱크
25 펄스 부여부
26 뉴턴 분리 조 (접촉 조)
27 분리 탱크
43L, 43R, 43A 교반기
63 핀

Claims (9)

  1. 촉매의 존재하에서 공기를 버블링시킨 물과 메탄올을 혼합하고, 얻어지는 혼합액과 원료 탄화수소유를 혼합하여 유화액을 제조하고, 이 유화액과, 이산화탄소를 포함하는 기체 또는 수용액을 접촉시키는 것을 특징으로 하는, 탄화수소유의 증량 방법.
  2. 촉매의 존재하에서 공기를 버블링시킨 물과 메탄올을 혼합하고, 얻어지는 혼합액과 원료 탄화수소유를 혼합하여 유화액을 제조하고, 이 유화액과, 이산화탄소를 포함하는 기체 또는 수용액을 접촉 처리하고, 얻어지는 처리물로부터 탄화수소유를 채취하는 것을 특징으로 하는, 탄화수소유의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    탄화수소유는 다음 식 (1) 및 (2)：
    CO2 + H2O + CnH2n +2 = Cn + 1H2n +4 + 3/2O2 (1)
    CH3OH + CnH2n +2 = Cn + 1H2n +4 + H2O (2)
    로 나타내는 반응에 기초하여 생성되는 것인, 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    촉매가 효소 및/또는 제올라이트 혹은 제올라이트계의 물질인, 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    물이 활성 종을 포함하는 것인, 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    탄화수소유가 경유, 중유, 등유, 케로신 및 가솔린의 어느 것인, 방법.
  7. 촉매의 존재하에서 공기를 버블링시킨 물과 메탄올을 혼합하는 혼합 조와, 이 혼합 조에 포함되는 혼합액과 탄화수소유를 혼합하여 유화액을 제조하는 유화액 제조 조와, 제조된 유화액과 이산화탄소를 접촉시키는 접촉 조를 구비한 것을 특징으로 하는 탄화수소유의 생성 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 접촉 조는 상기 유화액을, 대기중의 이산화탄소, 또는 어느 것의 조로부터 회수된 이산화탄소에 폭기하거나, 또는 이산화탄소를 포함하는 기체 혹은 수용액을 상기 유화액 제조 조에 도입하는 것인 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 접촉 조는 상기 유화액을, 이산화탄소 회수 장치 등에 의해 회수된 이산화탄소에 폭기하는 것인 장치.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017094105A1 (ja) * 2015-12-01 2017-06-08 株式会社ロイヤルコーポレーション 炭化水素油の増量方法及びその装置
WO2017094106A1 (ja) * 2015-12-01 2017-06-08 株式会社ロイヤルコーポレーション 炭化水素油の増量方法及びその装置
JP7014943B2 (ja) * 2016-04-14 2022-02-02 株式会社ロイヤルコーポレーション 炭化水素油の増量方法、炭化水素油の製造方法、炭化水素油の増加量を推算する方法、炭化水素油の増加量を推算する方法を実行させるプログラム、及び、炭化水素油の増加量を推算する装置
JP7105237B2 (ja) * 2016-12-23 2022-07-22 カスタムドット ベー．ヴェー． Ｉｉｉ－ｖコアおよびｉｉ－ｖｉ合金の外殻をもつ量子ドット

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012072199A (ja) 2009-06-19 2012-04-12 Cyubu Enzyme Ltd 燃料製造方法および燃料製造装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5697986A (en) * 1996-04-12 1997-12-16 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of Agriculture Fuels as solvents for the conduct of enzymatic reactions
JP4098181B2 (ja) * 2003-08-05 2008-06-11 株式会社日立製作所 重質油の処理方法及び重質油類処理システム
RU2299903C2 (ru) * 2004-05-12 2007-05-27 Закрытое акционерное общество "Саяны" (ЗАО "Саяны") Биореактор
US7473539B2 (en) * 2004-09-20 2009-01-06 Sunho Biodiesel Corporation Methods for producing alkyl esters
CN101535718B (zh) * 2006-09-01 2012-02-29 奈欧麦勒株式会社 乳化燃料的制造方法及该燃料的制造装置
JP2011144339A (ja) * 2010-01-13 2011-07-28 Masanobu Matsunaga 酵素水燃料油
CN101781576A (zh) * 2010-03-03 2010-07-21 北京国力源高分子科技研发中心 一种二氧化碳制备液体燃料的方法
US8912367B2 (en) * 2012-06-21 2014-12-16 H R D Corporation Method and system for liquid phase reactions using high shear

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012072199A (ja) 2009-06-19 2012-04-12 Cyubu Enzyme Ltd 燃料製造方法および燃料製造装置

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