JP2024040892A - Synthesis gas production method - Google Patents
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Abstract
【課題】空気分離を行わずに、二酸化炭素と水から合成ガスを得ることができる、合成ガスの製造方法を提供すること。【解決手段】電解反応によって、水を酸化して酸素を生成し、二酸化炭素を還元してメタンを生成すること、並びに、前記電解反応によって得られた前記酸素と前記メタンとを用いて、オートサーマルリフォーミング法により、合成ガスを製造することを含む、合成ガスの製造方法。【選択図】図１An object of the present invention is to provide a method for producing synthesis gas that can obtain synthesis gas from carbon dioxide and water without performing air separation. [Solution] Water is oxidized to produce oxygen and carbon dioxide is reduced to produce methane through an electrolytic reaction, and the oxygen and methane obtained by the electrolytic reaction are used to automate A method for producing synthesis gas, comprising producing synthesis gas by a thermal reforming method. [Selection diagram] Figure 1
Description
本開示は、合成ガスの製造方法に関する。 The present disclosure relates to a method for producing synthesis gas.
地球温暖化対策として、メタンなどの炭素化合物を改質して合成ガスや水素を製造する技術が検討されている。いくつかの方法が報告されているが、その中に、オートサーマルリフォーミング（ＡＴＲ）法によって、メタンなどから一酸化炭素と水素を含む合成ガスを得る方法がある。ＡＴＲ法とは、１つの反応器の中で部分酸化（部分燃焼）反応とスチームリフォーミング（水蒸気改質）反応の両反応を逐次的に起こさせることにより、部分酸化反応（発熱反応）で発生する反応熱を吸熱反応であるスチームリフォーミング反応に利用することを特徴とするガスの改質法である。 As a measure against global warming, technology to produce synthesis gas and hydrogen by reforming carbon compounds such as methane is being considered. Several methods have been reported, one of which is to obtain synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen from methane or the like by autothermal reforming (ATR). The ATR method is a partial oxidation (partial combustion) reaction and a steam reforming (steam reforming) reaction that occur sequentially in one reactor. This is a gas reforming method characterized by utilizing the reaction heat generated by the steam reforming reaction, which is an endothermic reaction.
例えば、特許文献１には、平面上に配列された複数の同心二重管ノズルからなるバーナーを有するオートサーマルリフォーミング反応器を用い、それらの同心二重管ノズルから酸素を含有する酸化ガスと上記低級炭化水素ガスとをその反応器の部分酸化領域に噴出して混合させることにより低級炭化水素ガスを部分酸化し、その部分酸化反応の生成物をさらに触媒層を通してスチームリフォーミングすることにより合成ガスを製造する方法が開示されている。
For example, in
オートサーマルリフォーミング（ＡＴＲ）法による合成ガスの製造には、特許文献１に記載されているように、低級炭化水素ガスと、酸素を含有する酸化ガスとが原料として必要である。特許文献１記載の技術では、低級炭化水素ガスとして天然ガスを、酸化ガスとして純度９９．５％の酸素ガスを実際に使用している（実施例など参照）。
The production of synthesis gas by the autothermal reforming (ATR) method requires lower hydrocarbon gas and an oxidizing gas containing oxygen as raw materials, as described in
しかしながら、純度の高い酸素ガスは入手するのにコストがかかる。現在のところ、酸素については、大気から酸素を分離して用いられていることが多いが、酸素を大気から分離するためには空気分離設備（ａｉｒ－ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ ｕｎｉｔ、ＡＳＵ）が必要となる。この空気分離には大きな電力が使用されるため、地球温暖化や環境等の観点から問題となっている。 However, highly pure oxygen gas is expensive to obtain. Currently, oxygen is often used by separating it from the atmosphere, but an air-separation unit (ASU) is required to separate oxygen from the atmosphere. Since this air separation requires a large amount of electricity, it has become a problem from the viewpoint of global warming and the environment.
したがって、本開示の主な課題は、空気分離を行わずに、二酸化炭素と水から合成ガスを得ることができる、合成ガスの製造方法を提供することである。 Therefore, the main objective of the present disclosure is to provide a method for producing synthesis gas that can be obtained from carbon dioxide and water without air separation.
本開示の一局面は、電解反応によって、水を酸化して酸素を生成し、二酸化炭素を還元してメタンを生成すること、並びに、前記電気分解により得られた前記酸素と前記メタンとを用いて、オートサーマルリフォーミング法により、合成ガスを製造することを含む、合成ガスの製造方法である。 One aspect of the present disclosure is to oxidize water to generate oxygen and reduce carbon dioxide to generate methane by an electrolytic reaction, and to use the oxygen obtained by the electrolysis and the methane. This is a method for producing synthesis gas, which includes producing synthesis gas by an autothermal reforming method.
本開示によれば、空気分離を行わずに、二酸化炭素と水から合成ガスを得ることができる、合成ガスの製造方法を提供することができる。 According to the present disclosure, it is possible to provide a method for producing synthesis gas in which synthesis gas can be obtained from carbon dioxide and water without performing air separation.
以下、本開示に係る実施形態について具体的に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments according to the present disclosure will be specifically described, but the present disclosure is not limited thereto.
本実施形態の合成ガスの製造方法は、少なくとも２つの工程を含む。つまり、本実施形態の製造方法は、図１に示すように、電解反応により二酸化炭素と水からメタンを生成する工程と、前記工程で得られたメタン及び前記工程の副生成物である酸素を用いてＡＴＲ法で合成ガスを製造する工程とを含む。 The method for producing synthesis gas of this embodiment includes at least two steps. In other words, as shown in FIG. 1, the manufacturing method of this embodiment includes a step of generating methane from carbon dioxide and water by an electrolytic reaction, and a step of generating methane obtained in the step and oxygen, which is a byproduct of the step. and producing synthesis gas using the ATR method.
本実施形態では、合成ガスの製造工程の前工程としてメタン生成の工程を含むことによって、得られたメタンをそのまま原料にできるため、合成ガスの製造に天然ガスを用いる必要がない。また、メタン生成（電解反応）の副産物として得られる酸素は、これまであまり有効な使い道がなかったが、本実施形態ではこの酸素もＡＴＲ法による合成ガス製造に利用できる。そのため従来のように空気分離によって酸素を得る必要がなくなり、電力のかかるＡＳＵ等の設備が不要となる。したがって、本実施形態の合成ガスの製造方法ではコストおよび電力を抑えつつ、有用な合成ガスを製造することができる。 In this embodiment, by including a methane generation step as a pre-process of the synthesis gas production process, the obtained methane can be used as a raw material as it is, so there is no need to use natural gas for synthesis gas production. Further, oxygen obtained as a byproduct of methane production (electrolytic reaction) has not been used very effectively until now, but in this embodiment, this oxygen can also be used for synthesis gas production by the ATR method. Therefore, there is no need to obtain oxygen through air separation as in the past, and equipment such as ASUs that require electricity are no longer necessary. Therefore, in the synthesis gas production method of this embodiment, useful synthesis gas can be produced while reducing cost and electric power.
［メタン生成］
メタン生成の工程においては、電解反応によって、水を酸化して酸素を生成し、二酸化炭素を還元してメタンを生成する。
[Methane generation]
In the process of producing methane, water is oxidized to produce oxygen and carbon dioxide is reduced to produce methane through an electrolytic reaction.
本実施形態の電解反応は、例えば、電解・還元装置を用いて行うことができる。具体的には、図１に示すように、水を酸化して酸素を形成するためのアノードと、二酸化炭素を還元して炭素化合物を生成するためのカソードを備える電解セルを有する、水電解・二酸化炭素還元装置などを使用することができる。 The electrolytic reaction of this embodiment can be performed using, for example, an electrolytic/reducing device. Specifically, as shown in FIG. 1, a water electrolysis system has an electrolytic cell equipped with an anode for oxidizing water to form oxygen and a cathode for reducing carbon dioxide to produce carbon compounds. A carbon dioxide reduction device or the like can be used.
本実施形態で使用できる水電解・二酸化炭素還元装置は、上述したような電解セルを備える電解装置であれば、その他の構成については特に限定はされず、例えば、公知の二酸化炭素電解装置等の構成を必要に応じて適宜採用できる。 The water electrolysis/carbon dioxide reduction device that can be used in this embodiment is not particularly limited in other configurations as long as it is an electrolysis device equipped with an electrolytic cell as described above, and for example, a known carbon dioxide electrolysis device, etc. The configuration can be appropriately adopted as needed.
本実施形態において、メタン生成に使用する水電解・二酸化炭素還元装置は、通常は前記電解セルに加えて、前記アノードと前記カソードとの間に電流を流す電源を備えている。 In this embodiment, the water electrolysis/carbon dioxide reduction device used for methane production usually includes, in addition to the electrolytic cell, a power source that allows current to flow between the anode and the cathode.
本実施形態で使用できる電源としては、通常の市販電源、電池などが挙げられるが、それらに限定されるわけではない。その他にも、太陽電池等の再生可能エネルギーを電力として供給できる装置を電源として用いることができる。 Power sources that can be used in this embodiment include, but are not limited to, ordinary commercially available power sources and batteries. In addition, devices that can supply renewable energy such as solar cells as power can also be used as power sources.
具体的な実施形態の一つとして、水電解・二酸化炭素還元装置を用いたメタンの生成について説明する。水電解・二酸化炭素還元装置の電解セルにおいて、アノードとカソードとの間に電源から電流が供給され、かつ、アノードに水蒸気（Ｈ２Ｏ）が供給されると、Ｈ２Ｏと接するアノードでＨ２Ｏの酸化反応が生じる。つまり、Ｈ２Ｏが酸化されて酸素（Ｏ２）と水素イオン（Ｈ＋）が生成する。アノードで生成された水素イオン（Ｈ＋）は、アノード（およびアノード内に存在する電解質）とセパレータを移動し、カソードの方へ移動する。そして、電源からカソードに供給される電流由来の電子とカソードの方に移動してきた水素イオンによって、カソードに供給される二酸化炭素の還元反応が生じる。この還元反応で、二酸化炭素および水素からメタンおよび水が合成される。 As one specific embodiment, methane production using a water electrolysis/carbon dioxide reduction device will be described. In an electrolytic cell of a water electrolysis/carbon dioxide reduction device, when a current is supplied from a power source between an anode and a cathode and water vapor (H 2 O) is supplied to the anode, H 2 O is produced at the anode in contact with the H 2 O. An oxidation reaction of 2 O occurs. That is, H 2 O is oxidized to generate oxygen (O 2 ) and hydrogen ions (H + ). Hydrogen ions (H + ) generated at the anode move through the anode (and the electrolyte present within the anode) and the separator, and move toward the cathode. Electrons derived from the current supplied to the cathode from the power source and hydrogen ions that have moved toward the cathode cause a reduction reaction of the carbon dioxide supplied to the cathode. This reduction reaction synthesizes methane and water from carbon dioxide and hydrogen.
本実施形態の電解セルの構成についてより具体的に説明する。まず、前記電解セルにおいて、アノードは水（Ｈ２Ｏ）の酸化反応を生起し、酸素（Ｏ２）及び水素イオン（Ｈ＋）を生成する電極（酸化電極）である。
すなわち、アノードでは、以下の酸化反応が行われる：
Ｈ２Ｏ→２Ｈ＋＋１／２Ｏ２＋２ｅ－
The configuration of the electrolysis cell of this embodiment will be explained in more detail. First, in the electrolytic cell, the anode is an electrode (oxidation electrode) that causes an oxidation reaction of water (H 2 O) to generate oxygen (O 2 ) and hydrogen ions (H + ).
That is, the following oxidation reaction takes place at the anode:
H 2 O→2H + +1/2O 2 +2e -
アノードは、水を酸化して酸素及び水素イオンを生成することが可能な触媒材料（アノード触媒材料）とで構成されていることが好ましい。具体的な触媒材料としては、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、それらの金属を含む合金や金属間化合物、酸化マンガン（Ｍｎ－Ｏ）、酸化イリジウム（Ｉｒ－Ｏ）、酸化ニッケル（Ｎｉ－Ｏ）、酸化コバルト（Ｃｏ－Ｏ）、酸化鉄（Ｆｅ－Ｏ）、酸化スズ（Ｓｎ－Ｏ）、酸化インジウム（Ｉｎ－Ｏ）、酸化ルテニウム（Ｒｕ－Ｏ）、酸化リチウム（Ｌｉ－Ｏ）、酸化ランタン（Ｌａ－Ｏ）等の二元系金属酸化物、Ｎｉ－Ｃｏ－Ｏ、Ｎｉ－Ｆｅ－Ｏ、Ｌａ－Ｃｏ－Ｏ、Ｎｉ－Ｌａ－Ｏ、Ｓｒ－Ｆｅ－Ｏ等の三元系金属酸化物、Ｐｂ－Ｒｕ－Ｉｒ－Ｏ、Ｌａ－Ｓｒ－Ｃｏ－Ｏ等の四元系金属酸化物、Ｒｕ錯体やＦｅ錯体等の金属錯体が挙げられる。その中でも、過電圧が小さくできるという観点から、Ｐｔや酸化イリジウムなどを使用することが好ましい。 The anode is preferably composed of a catalyst material (anode catalyst material) capable of oxidizing water to generate oxygen and hydrogen ions. Specific catalyst materials include metals such as platinum (Pt), palladium (Pd), and nickel (Ni), alloys and intermetallic compounds containing these metals, manganese oxide (Mn-O), and iridium oxide (Ir- O), nickel oxide (Ni-O), cobalt oxide (Co-O), iron oxide (Fe-O), tin oxide (Sn-O), indium oxide (In-O), ruthenium oxide (Ru-O) , binary metal oxides such as lithium oxide (Li-O), lanthanum oxide (La-O), Ni-Co-O, Ni-Fe-O, La-Co-O, Ni-La-O, Sr Examples include ternary metal oxides such as -Fe-O, quaternary metal oxides such as Pb-Ru-Ir-O and La-Sr-Co-O, and metal complexes such as Ru complexes and Fe complexes. Among these, it is preferable to use Pt, iridium oxide, etc. from the viewpoint of reducing overvoltage.
前記酸化反応において、アノードに供給される水はそのまま用いてもよいが、反応温度が高温であるという観点から、水蒸気の状態であることが好ましい。なお、アノードに供給する水の量を過剰にすると、得られる酸素濃度が減るので好ましくない。酸素濃度が減ると、前後の工程において必要なエネルギーまたは負荷が大きくなるおそれがある。そのため、アノードに供給する水量は、使用する電解装置、所望する酸素濃度などによって適宜調整することが好ましい。 In the oxidation reaction, the water supplied to the anode may be used as is, but from the viewpoint of the high reaction temperature, it is preferably in the form of water vapor. Note that it is not preferable to supply an excessive amount of water to the anode because the obtained oxygen concentration will decrease. If the oxygen concentration decreases, there is a possibility that the energy or load required in the previous and subsequent steps will increase. Therefore, it is preferable to adjust the amount of water supplied to the anode as appropriate depending on the electrolyzer used, the desired oxygen concentration, and the like.
アノードにおける酸化反応で得られた酸素を含む混合ガスは、収集された後に、酸素とその他の成分に分離される。前記電解セルにおける酸化反応は、通常、２００～３００℃程度（２８０℃前後）で行われる。そのため、前記混合ガスには、酸素の他、酸化反応による副生成物である水（水蒸気）等が混ざっている。よって、酸化反応によって得られる、酸素を含む前記混合ガスを露点以下の温度、好ましくは２０～９５℃に冷却することによって、水を容易に分離することができ、前記混合ガスから高純度の酸素を得ることができる。ここで得られた酸素を、次の工程である合成ガスの製造に使用する。 The oxygen-containing gas mixture obtained from the oxidation reaction at the anode is collected and then separated into oxygen and other components. The oxidation reaction in the electrolytic cell is usually carried out at about 200 to 300°C (around 280°C). Therefore, the mixed gas contains, in addition to oxygen, water (steam), which is a byproduct of the oxidation reaction. Therefore, water can be easily separated by cooling the mixed gas containing oxygen obtained by the oxidation reaction to a temperature below the dew point, preferably 20 to 95°C, and high purity oxygen can be extracted from the mixed gas. can be obtained. The oxygen obtained here is used in the next step, the production of synthesis gas.
また、前記電解セルにおいて、カソードは二酸化炭素（ＣＯ２）の還元反応を生起し、メタン（ＣＨ４）を生成する電極（還元電極）である。前記アノードとカソードとの間は、通常、セパレータによって隔てられている。
カソードでは、以下の還元反応が行われる：
２Ｈ＋＋２ｅ－→Ｈ２
ＣＯ２＋４Ｈ２→ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ
Further, in the electrolytic cell, the cathode is an electrode (reduction electrode) that causes a reduction reaction of carbon dioxide (CO 2 ) to produce methane (CH 4 ). The anode and cathode are usually separated by a separator.
At the cathode, the following reduction reaction takes place:
2H + +2e - →H 2
CO 2 +4H 2 →CH 4 +2H 2 O
カソードは、二酸化炭素を還元して炭素化合物（メタン）を生成することが可能な触媒層を有する。前記触媒層の材料としては、具体的には例えば、ジルコニウム（Ｚｒ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、チタン（Ｔｉ）、カドミウム（Ｃｄ）、亜鉛（Ｚｎ）、インジウム（Ｉｎ）、ガリウム（Ｇａ）、鉛（Ｐｂ）、錫（Ｓｎ）等の金属、前記金属を少なくとも１つ含む合金や金属間化合物等の金属材料、前記金属の酸化物、炭素（Ｃ）、グラフェン、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）、フラーレン、ケッチェンブラック等の炭素材料、Ｒｕ錯体又はＲｅ錯体等の金属錯体が挙げられる。その中でも、Ｐｄ－Ａｇ、カーボン材をカソードの触媒層として使用することが好ましい。 The cathode has a catalyst layer capable of reducing carbon dioxide to produce a carbon compound (methane). Specific examples of the material of the catalyst layer include zirconium (Zr), gold (Au), silver (Ag), copper (Cu), platinum (Pt), palladium (Pd), nickel (Ni), and cobalt. (Co), iron (Fe), manganese (Mn), titanium (Ti), cadmium (Cd), zinc (Zn), indium (In), gallium (Ga), lead (Pb), tin (Sn), etc. Metals, metal materials such as alloys and intermetallic compounds containing at least one of the above metals, oxides of the above metals, carbon materials such as carbon (C), graphene, CNT (carbon nanotubes), fullerene, Ketjen black, Ru complexes Alternatively, metal complexes such as Re complexes may be mentioned. Among these, it is preferable to use Pd--Ag or carbon material as the cathode catalyst layer.
前記カソードに二酸化炭素を供給することによって、上述の通り、メタンと水が得られる。得られたメタンと水を含む混合ガスからは、混合ガスを冷却することによって、水を分離して、メタンガスを得ることができる。なお、得られた混合ガスに未反応の二酸化炭素が含まれている可能性があるが、その場合は、二酸化炭素除去装置（ＰＳＡ）等を用いて、二酸化炭素とメタンを分離してもよい。 By supplying carbon dioxide to the cathode, methane and water are obtained, as described above. From the obtained mixed gas containing methane and water, water can be separated by cooling the mixed gas to obtain methane gas. Note that the resulting mixed gas may contain unreacted carbon dioxide, but in that case, carbon dioxide and methane may be separated using a carbon dioxide removal device (PSA), etc. .
本工程で得られたメタンと酸素は、それぞれ気液分離等の通常の回収手段によって回収され、次の合成ガスの製造に使用される。 The methane and oxygen obtained in this step are each recovered by ordinary recovery means such as gas-liquid separation, and used for the next production of synthesis gas.
［合成ガスの製造］
本実施形態の製造方法では、上述したメタン生成工程で得られた前記メタン及び前記酸素を用いて、オートサーマルリフォーミング法（以下、単に「ＡＴＲ法」とも称す）により、合成ガスを製造する。ＡＴＲ法とは、メタン等の合成ガス製造原料を、酸素で部分酸化すると同時に水蒸気等のリフォーミングガスで改質することにより、反応熱のバランスを取りながら合成ガスを製造する方法である。酸素による部分酸化が発熱反応、水蒸気による改質反応が吸熱反応であるため、これらを組み合わせることで熱的に自立したオートサーマル反応となる。
[Production of synthesis gas]
In the production method of this embodiment, synthesis gas is produced by an autothermal reforming method (hereinafter also simply referred to as "ATR method") using the methane and oxygen obtained in the methane generation step described above. The ATR method is a method of producing synthesis gas while balancing reaction heat by partially oxidizing a synthesis gas production raw material such as methane with oxygen and simultaneously reforming it with a reforming gas such as steam. Partial oxidation by oxygen is an exothermic reaction, and reforming reaction by steam is an endothermic reaction, so combining these results in a thermally independent autothermal reaction.
具体的には、本実施形態のＡＴＲ法では、以下の反応が行われる。
ＣＨ４＋３／２Ｏ２→ＣＯ＋２Ｈ２Ｏ
２Ｈ２＋Ｏ２→２Ｈ２Ｏ
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋Ｈ２
Specifically, in the ATR method of this embodiment, the following reactions are performed.
CH 4 +3/2O 2 →CO+2H 2 O
2H 2 +O 2 →2H 2 O
CH4 + H2O →CO+ 3H2
CO+ H2O → CO2 + H2
ＡＴＲ法の具体的な手段については特に限定はなく、公知の手段を用いて実施できる。例えば、ＡＴＲ反応器に、原料となるメタンを含むガスと、リフォーミングガスとなる酸素と水（水蒸気）を含むガスとを導入し、酸素による部分酸化と水蒸気による改質反応を行う。 There are no particular limitations on the specific means of the ATR method, and it can be carried out using known means. For example, a gas containing methane as a raw material and a gas containing oxygen and water (steam) as a reforming gas are introduced into an ATR reactor, and partial oxidation with oxygen and reforming reaction with steam are performed.
ＡＴＲ反応器は特に限定はないが、固定床式、移動床式、流動床式などの反応器を選択できる。ＡＴＲ反応器は一般的に前段と後段に分かれており、前段では酸素を用いる部分酸化反応が行われ、後段では水蒸気による改質反応が行われる。 The ATR reactor is not particularly limited, but reactors of fixed bed type, moving bed type, fluidized bed type, etc. can be selected. An ATR reactor is generally divided into a first stage and a second stage, where a partial oxidation reaction using oxygen is performed in the first stage, and a reforming reaction using steam is performed in the second stage.
ＡＴＲ反応器には、メタン生成で得られたメタンを含むガスと、同じくメタン生成で副生成物として得られた酸素と水蒸気を混合したガスとを導入する。これらのガスは同時に導入しても、別々に導入しても、どちらでもよい。反応器に導入する各成分の比率は、製造する合成ガスに応じて適宜決定すればよい。 A gas containing methane obtained from methane production and a mixed gas of oxygen and water vapor, also obtained as a by-product during methane production, are introduced into the ATR reactor. These gases may be introduced simultaneously or separately. The ratio of each component introduced into the reactor may be appropriately determined depending on the synthesis gas to be produced.
反応器に導入されたメタン、酸素、水蒸気を含む混合ガスは、まず反応器の前段で部分酸化される。部分酸化は酸化触媒を用いて行ってもよいし、無触媒で行ってもよい。酸化触媒としては、例えば、白金パラジウム触媒等が挙げられる。 A mixed gas containing methane, oxygen, and water vapor introduced into the reactor is first partially oxidized at the front stage of the reactor. Partial oxidation may be performed using an oxidation catalyst or may be performed without a catalyst. Examples of the oxidation catalyst include platinum palladium catalysts and the like.
次に反応器の後段で、触媒を用いて水蒸気による改質反応が行われる。ここで使用される触媒としては、例えば、ニッケル等が挙げられる。 Next, in the latter stage of the reactor, a reforming reaction with steam is performed using a catalyst. Examples of the catalyst used here include nickel and the like.
ＡＴＲ反応器内の温度及び圧力については、特に限定はなく、所望の合成ガスによって適宜設定すればよい。 The temperature and pressure inside the ATR reactor are not particularly limited and may be set appropriately depending on the desired synthesis gas.
ＡＴＲ法によって得られる生成ガスは、一酸化炭素、水素、水蒸気および二酸化炭素を含んでいる。この生成ガスを冷却することにより、水蒸気を凝縮分離できる。また、生成ガスに含まれる二酸化炭素は、二酸化炭素除去装置（ＰＳＡ）等を用いて分離できる。こうしてＡＴＲ反応器から生成ガスを取り出した後、不要な各成分を除去することによって、一酸化炭素と水素を含む合成ガスを得ることができる。 The product gas obtained by the ATR method contains carbon monoxide, hydrogen, water vapor and carbon dioxide. By cooling this generated gas, water vapor can be condensed and separated. Further, carbon dioxide contained in the generated gas can be separated using a carbon dioxide removal apparatus (PSA) or the like. After the product gas is extracted from the ATR reactor in this manner, by removing unnecessary components, a synthesis gas containing carbon monoxide and hydrogen can be obtained.
得られた合成ガスはそのまま用いてもよいし、さらに過剰な一酸化炭素および／または水素を除去して、所望の水素／一酸化炭素比を有する合成ガスに調整することもできる。 The resulting synthesis gas may be used as is, or may be further adjusted to remove excess carbon monoxide and/or hydrogen to produce a synthesis gas having a desired hydrogen/carbon monoxide ratio.
本明細書は、上述したように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。 This specification discloses various techniques as described above, and the main techniques are summarized below.
第１の態様における合成ガスの製造方法は、電解反応によって、水を酸化して酸素を生成し、二酸化炭素を還元してメタンを生成すること、並びに、前記電解反応によって得られた前記酸素と前記メタンとを用いて、オートサーマルリフォーミング法により、合成ガスを製造することを含む。 The method for producing synthesis gas in the first aspect includes oxidizing water to generate oxygen and reducing carbon dioxide to generate methane by electrolytic reaction, and combining the oxygen obtained by the electrolytic reaction with The method includes producing synthesis gas using the methane by an autothermal reforming method.
また、第２の態様における合成ガスの製造方法は、前記電解反応において、水の酸化により生成した酸素を含む混合ガスを露点以下の温度に冷却することによって、前記酸素をその他の成分から分離することをさらに含む。
Further, in the method for producing synthesis gas in the second aspect, in the electrolytic reaction, the oxygen-containing mixed gas generated by oxidation of water is cooled to a temperature below the dew point, thereby separating the oxygen from other components. It further includes:
Claims (2)
前記電解反応によって得られた前記酸素と前記メタンとを用いて、オートサーマルリフォーミング法により、合成ガスを製造することを含む、
合成ガスの製造方法。 Oxidizing water to produce oxygen and reducing carbon dioxide to produce methane by electrolytic reactions, and
Producing synthesis gas by an autothermal reforming method using the oxygen and methane obtained by the electrolytic reaction,
Method for producing synthesis gas.
The production of synthesis gas according to claim 1, wherein the electrolytic reaction includes separating the oxygen from the mixed gas by cooling the mixed gas containing oxygen generated by oxidation of water to a temperature below the dew point. Method.
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