JPH05193920A - Method and device for converting carbon dioxide - Google Patents
Method and device for converting carbon dioxideInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はガス中の二酸化炭素を炭
素または有機気体に還元する方法及び装置に関する。FIELD OF THE INVENTION This invention relates to a method and apparatus for reducing carbon dioxide in a gas to carbon or an organic gas.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、化学反応を利用した二酸化炭素の
変換にはボッシュ反応またはサバティエ反応を用いるこ
とが検討されてきた。ボッシュ反応は二酸化炭素を水素
を用いて触媒存在下で炭素に還元するものである。サバ
ティエ反応は二酸化炭素を水素を用いて触媒共存下でメ
タンに変換するものである。2. Description of the Related Art Conventionally, it has been studied to use a Bosch reaction or a Sabatier reaction for the conversion of carbon dioxide using a chemical reaction. The Bosch reaction is the reduction of carbon dioxide to carbon with hydrogen in the presence of a catalyst. The Sabatier reaction is the conversion of carbon dioxide into methane using hydrogen in the presence of a catalyst.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ボッシュ反応は、反応
効率は高いが、従来技術では反応に必要な温度が高いと
いう欠点があり、しかも炭素の蓄積に伴って反応効率が
低下するので一定時間ごとに反応炉から固体の炭素を取
り出さねばならないという欠点がある。他方、サバティ
エ反応は反応効率が低いのが欠点である。本発明の１目
的は、比較的低温で二酸化炭素を炭素に変換し得る方法
を提供することにあり、他の目的は固体の生成物が生じ
ることによる性能低下を防止し、二酸化炭素をメタンに
変換する方法および装置を提供することにある。The Bosch reaction has a high reaction efficiency, but the conventional technique has the drawback that the temperature required for the reaction is high, and the reaction efficiency decreases with the accumulation of carbon. The disadvantage is that solid carbon must be removed from the reactor. On the other hand, the Sabatier reaction has the drawback of low reaction efficiency. One object of the present invention is to provide a method capable of converting carbon dioxide into carbon at a relatively low temperature, and another object is to prevent performance deterioration due to the formation of a solid product and convert carbon dioxide into methane. It is to provide a conversion method and apparatus.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は特許請求の範囲の請求項１ないし６の各々
に記載の二酸化炭素の変換方法、および請求項７ないし
１２の各々に記載の二酸化炭素の変換装置を提供する。In order to achieve the above object, the present invention provides a method for converting carbon dioxide according to each of claims 1 to 6 of the claims and each of claims 7 to 12. There is provided the described carbon dioxide conversion device.
【０００５】[0005]
【作用】酸素欠損型フェライト表面において二酸化炭素
が３００℃程度の低温で炭素に還元されることが知られ
ている。酸素欠損型フェライトはフェライトを水素中で
還元することにより生成される。したがって、水素流中
にフェライトを置くと表面が還元されて酸素欠損型フェ
ライトとなるので、同時に二酸化炭素を流してやると、
フェライト表面でこれが還元されて炭素として析出す
る。但し、フェライトが定比フェライトとして安定であ
る様な条件にしたのではフェライト表面は酸素欠損型と
はならないので、酸素欠損型フェライトを生成させるた
めには二酸化炭素と水素の混合比を調整して酸素ポテン
シャルが定比フェライトの安定領域以下になるようにし
なければならない。このようにフェライトを用いること
によりボッシュ反応を低温で実現できる。フェライトは
化学式ＡＦｅ2 Ｏ4 で一般に表される化合物であり、Ａ
は２価のイオンであり、Ｓｒ，Ｂａ，Ｎｉ，Ｚｎ等が挙
げられる。このＡの位置に入る元素の種類によって反応
開始温度が若干異なるが、だいたい３００℃から４００
℃の温度で二酸化炭素を炭素に効率良く変換できる。上
記の方法によれば、３００℃ないし４００℃程度の比較
的低温で二酸化炭素を効率良く炭素に変換し得る。しか
し、炭素の析出に伴い効率が低下するので、時々反応を
止めて、変換により生成した炭素を取り出す必要がある
という問題は残る。It is known that carbon dioxide is reduced to carbon on the surface of oxygen-deficient ferrite at a low temperature of about 300 ° C. Oxygen-deficient ferrite is produced by reducing ferrite in hydrogen. Therefore, when ferrite is placed in the hydrogen flow, the surface is reduced to oxygen-deficient ferrite, so if carbon dioxide is flowed at the same time,
This is reduced on the ferrite surface and deposited as carbon. However, under the condition that the ferrite is stable as a stoichiometric ferrite, the surface of the ferrite will not be oxygen-deficient, so in order to generate oxygen-deficient ferrite, the mixing ratio of carbon dioxide and hydrogen should be adjusted. The oxygen potential must be below the stable region of stoichiometric ferrite. By using ferrite in this way, the Bosch reaction can be realized at a low temperature. Ferrite is a compound generally represented by the chemical formula AFe 2 O 4 ,
Is a divalent ion, and examples thereof include Sr, Ba, Ni and Zn. The reaction initiation temperature varies slightly depending on the type of element that enters the position A, but it is from 300 ° C to 400 ° C.
Carbon dioxide can be efficiently converted to carbon at a temperature of ℃. According to the above method, carbon dioxide can be efficiently converted into carbon at a relatively low temperature of about 300 to 400 ° C. However, since the efficiency decreases with the precipitation of carbon, there remains the problem that it is necessary to stop the reaction from time to time and take out the carbon produced by the conversion.
【０００６】この問題は、得られた炭素をメタンに変換
する方法を用いれば、解決することができる。すなわ
ち、炭素の析出したフェライトは水素中で６００℃程度
に加熱すると炭素と水素が反応してメタンが生成する。
メタンは気体であるので容易に取り出すことができ、炭
素の析出に伴って変換効率が低下したフェライトを再生
することができる。そこで、水素共存下で炭素が析出し
たフェライトをそのまま６００℃以上に加熱すればメタ
ンとして炭素が除去でき、再びフェライトを３００℃か
ら４００℃の温度にして二酸化炭素を水素とともに供給
することで二酸化炭素の炭素への変換が可能となる。ま
た、このような操作を繰り返すことにより連続して高効
率かつ低温で二酸化炭素のメタンへの変換が可能とな
る。This problem can be solved by using the method of converting the obtained carbon into methane. That is, when carbon-deposited ferrite is heated to about 600 ° C. in hydrogen, carbon and hydrogen react with each other to produce methane.
Since methane is a gas, it can be easily taken out, and it is possible to regenerate the ferrite whose conversion efficiency is lowered due to the precipitation of carbon. Therefore, if carbon-deposited ferrite in the presence of hydrogen is heated to 600 ° C or higher as it is, carbon can be removed as methane, and the temperature of ferrite can be changed from 300 ° C to 400 ° C again, and carbon dioxide can be supplied together with hydrogen to produce carbon dioxide. Can be converted to carbon. Further, by repeating such an operation, it is possible to continuously convert carbon dioxide into methane with high efficiency and low temperature.
【０００７】炭素をメタンに変換している時には二酸化
炭素の炭素への変換は行えない。しかし、複数の反応炉
を用意して、そのうちの或る反応炉で二酸化炭素の炭素
への変換を、他の反応炉で炭素のメタンへの変換を実施
し、適当な時期にこれら反応炉の役割を切り替えれば連
続的な運転が可能である。また、反応炉の役割を切り替
えなくても反応炉間でフェライトを移送できるようにす
れば連続的な運転が可能となる。また、排出ガス中の二
酸化炭素濃度をモニターすることにより二酸化炭素の変
換効率が低下した時期を検知して二酸化炭素の供給を止
め、メタンへの変換工程に移行することも可能である。
また、メタン濃度をモニターすることに依り炭素のメタ
ンへの変換が完了したことを検知して二酸化炭素の炭素
への変換工程に切り替えることも可能である。When carbon is converted to methane, carbon dioxide cannot be converted to carbon. However, multiple reactors are prepared, and one of them is used to convert carbon dioxide to carbon, and another is used to convert carbon to methane. Continuous operation is possible by switching roles. Further, if the ferrite can be transferred between the reactors without switching the role of the reactor, continuous operation becomes possible. It is also possible to detect the time when the conversion efficiency of carbon dioxide is lowered by monitoring the carbon dioxide concentration in the exhaust gas, stop the supply of carbon dioxide, and shift to the conversion step to methane.
It is also possible to detect the completion of the conversion of carbon to methane by monitoring the methane concentration and switch to the conversion process of carbon dioxide to carbon.
【０００８】これらの反応に用いる水素は製造に比較的
大きなエネルギーを要する。よって本発明での反応炉か
ら出た排出ガスから未反応の水素を回収して再利用する
のが良い。水素の分離にはパラジウム膜や水素吸蔵合
金、深冷分離法等を用いることができる。Hydrogen used in these reactions requires relatively large energy for production. Therefore, it is preferable to recover unreacted hydrogen from the exhaust gas emitted from the reaction furnace in the present invention and reuse it. A palladium membrane, a hydrogen storage alloy, a cryogenic separation method, or the like can be used to separate hydrogen.
【０００９】[0009]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１により説明す
る。ポンプ１により、処理したい二酸化炭素を含む気体
を二酸化炭素分離装置２に供給する。二酸化炭素分離装
置２内には二酸化炭素分離膜が設置してあり、膜を透過
した二酸化炭素を次の水分除去装置３に送る。水分除去
装置３では吸着剤により二酸化炭素中の水分を除去す
る。この後、二酸化炭素は、切替バルブ４を介して第一
反応炉５に導かれる。第一反応炉５にはストロンチウム
フェライト塊６が充填されており、ヒーター７で３００
℃に保たれている。また、管１７から水素が第一反応炉
５に常時供給されている。二酸化炭素はフェライト塊６
表面で還元されて炭素が析出する。第一反応炉５を出た
ガスは水素分離装置８に入る。水素分離装置８にはパラ
ジウム膜が設置してあり、膜を透過した水素はリサイク
ルポンプ９を通して再使用される。第二反応炉１０には
既に炭素が析出したストロンチウムフェライト塊１１が
入っており、ヒーター１２により６５０℃に保たれてい
る。第二反応炉１０にも管１７から水素が常時供給され
ているが、切替バルブ４により第二反応炉１０には二酸
化炭素は供給されていない。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. A gas containing carbon dioxide to be processed is supplied to the carbon dioxide separator 2 by the pump 1. A carbon dioxide separation membrane is installed in the carbon dioxide separation equipment 2, and the carbon dioxide that has permeated the membrane is sent to the next water removal equipment 3. In the water removing device 3, water in carbon dioxide is removed by an adsorbent. After that, the carbon dioxide is guided to the first reaction furnace 5 via the switching valve 4. The first reactor 5 is filled with a strontium ferrite block 6, and the heater 7
It is kept at ℃. Further, hydrogen is constantly supplied from the pipe 17 to the first reaction furnace 5. Carbon dioxide is a lump of ferrite 6
Carbon is deposited by reduction on the surface. The gas leaving the first reactor 5 enters the hydrogen separator 8. A palladium membrane is installed in the hydrogen separator 8, and the hydrogen that has permeated the membrane is reused through the recycle pump 9. The second reaction furnace 10 already contains a strontium ferrite block 11 in which carbon is deposited, and is maintained at 650 ° C. by a heater 12. Hydrogen is constantly supplied to the second reactor 10 from the pipe 17, but carbon dioxide is not supplied to the second reactor 10 by the switching valve 4.
【００１０】第二反応炉１０内のストロンチウムフェラ
イト塊１１上に析出していた炭素は水素と反応してメタ
ンとなる。このメタンの濃度はメタン半導体センサー１
３により測定され、その信号は制御装置１４に送られ
る。第二反応炉１０からの排出ガスは水素分離装置１５
に供給され、分離された水素はやはりリサイクルポンプ
９を通して再使用される。The carbon deposited on the strontium ferrite ingot 11 in the second reactor 10 reacts with hydrogen to become methane. This methane concentration is the methane semiconductor sensor 1
3 and the signal is sent to the controller 14. The exhaust gas from the second reactor 10 is a hydrogen separator 15
The hydrogen that has been supplied to and separated from the hydrogen gas is reused through the recycle pump 9.
【００１１】第二反応炉１０における析出炭素の減少に
伴いセンサー１３からの信号がメタン濃度が一定値以下
になったことを示すと、制御装置１４により切替バルブ
４が切り替えられ、第一反応炉５には二酸化炭素が供給
されなくなり、第二反応炉１０に二酸化炭素が供給され
るようになる。同時に制御装置１４はヒーター７とヒー
ター１２をコントロールして第一反応炉５を６５０℃
に、第二反応炉１０を３００℃にする。水素は両方の反
応炉に供給され続ける。これにより二つの反応炉の役割
が入れ替わり、第一反応炉５ではそれまでに蓄積された
炭素のメタンへの変換が、第二反応炉１０では二酸化炭
素の炭素への変換が生じる。今度はメタン半導体センサ
ー１６により第一反応炉５から出てくるメタンの濃度が
検知され、そのメタン濃度が設定値以下になると再び制
御装置１４により、切替バルブ４とヒーター７とヒータ
ー１２がコントロールされ、初期の状態に戻り、これ以
降同様な操作を繰返しながら連続的に二酸化炭素をメタ
ンに変換する。なお、水素の消費された分は管１８を介
して外部水素源から補う。When the signal from the sensor 13 indicates that the methane concentration has become a certain value or less due to the decrease of the deposited carbon in the second reactor 10, the controller 14 switches the switching valve 4 and the first reactor Carbon dioxide is not supplied to 5 and carbon dioxide is supplied to the second reaction furnace 10. At the same time, the controller 14 controls the heater 7 and the heater 12 so that the first reactor 5 is heated to 650 ° C.
Then, the second reactor 10 is heated to 300 ° C. Hydrogen continues to be supplied to both reactors. As a result, the roles of the two reactors are switched, and the carbon accumulated up to that time is converted into methane in the first reactor 5, and the carbon dioxide is converted into carbon in the second reactor 10. This time, the methane semiconductor sensor 16 detects the concentration of methane emitted from the first reactor 5, and when the methane concentration falls below a set value, the controller 14 controls the switching valve 4, the heater 7, and the heater 12 again. , It returns to the initial state, and while repeating the same operation thereafter, it continuously converts carbon dioxide into methane. The consumed hydrogen is supplemented from an external hydrogen source through the pipe 18.
【００１２】なお、センサ１３，１６をメタン濃度でな
くて二酸化炭素濃度を測定するセンサとし、水素と二酸
化炭素とが同時に供給されている反応炉からの排出ガス
中の二酸化炭素濃度が一定値以下になったことをセンサ
が示したときに、制御装置１４でバルブ４の切替をする
様にしてもよい。The sensors 13 and 16 are sensors for measuring the carbon dioxide concentration instead of the methane concentration, and the carbon dioxide concentration in the exhaust gas from the reactor in which hydrogen and carbon dioxide are simultaneously supplied is below a certain value. The control device 14 may switch the valve 4 when the sensor indicates that.
【００１３】本実施例によれば二つの反応炉を用いて連
続的に二酸化炭素をメタンに変換することができる。ス
トロンチウムフェライト塊の代りにニッケルフェライト
塊を用いてもよい。According to this embodiment, carbon dioxide can be continuously converted into methane by using two reactors. A nickel ferrite block may be used instead of the strontium ferrite block.
【００１４】なお、前記実施例における二つの反応炉で
なくて１つの反応炉のみを備え、該１つの反応炉に水素
と二酸化炭素を同時に供給して二酸化炭素の炭素への変
換を行い、これを或る時間行なった後に、該反応炉への
二酸化炭素の供給を停止し、水素のみ供給し続けて炭素
をメタンに変換し、これを反復する様にした実施例も可
能である。しかし、前記の如く二つの反応炉を用いる実
施例の方が、二酸化炭素のメタンへの変換を連続的に行
なえるという点で優れている。It should be noted that only one reactor is provided instead of the two reactors in the above embodiment, and hydrogen and carbon dioxide are simultaneously supplied to the one reactor to convert carbon dioxide into carbon. It is also possible to have an embodiment in which after a certain period of time, the supply of carbon dioxide to the reaction furnace is stopped, and only hydrogen is continuously supplied to convert carbon into methane, and this is repeated. However, as described above, the embodiment using two reactors is superior in that carbon dioxide can be continuously converted into methane.
【００１５】次に本発明の他の実施例を図２を用いて説
明する。二酸化炭素固定塔２０には二酸化炭素／フェラ
イト供給管２１がつながっている。この配管２１からは
二酸化炭素および該二酸化炭素をキャリアガスとしてニ
ッケルフェライト粒子（またはストロンチウムフェライ
ト粒子でもよい）２２が二酸化炭素固定塔２０に送り込
まれる。二酸化炭素固定塔２０には多孔板２３が設置さ
れており、フェライト粒子が下に落下するのを防いでい
る。二酸化炭素固定塔２０には底部に設置された水素供
給管２４から水素が供給されている。供給される水素及
び二酸化炭素は約４００℃になっており、従って二酸化
炭素固定塔２０内は３５０℃程度に維持されている。多
孔板２３上に堆積したフェライト層２５中で二酸化炭素
は還元されて炭素としてフェライト粒子の表面に析出す
る。炭素の析出したフェライト粒子２６は新しく入って
くるフェライト粒子２２に押し上げられて上層に移動
し、オーバーフロー装置２７内に落下して、移送管２８
を通って再生塔２９に送られる。未反応の水素は二酸化
炭素固定塔２０の上部のフィルター３０を通じて水分除
去装置３１に送られて水分を除去され、水素リサイクル
管３２に入り、再使用される。再生塔２９の下部には多
孔板３３が設置されており、その上に移送管２８から送
られて来た炭素の析出しているフェライト粒子３４が堆
積する。再生塔２９の底部には水素供給管３５が設置さ
れており、ガス加熱器３６で６５０℃に加熱された水素
が供給される。ここから供給される水素とフェライト上
に析出している炭素とが再生塔２９内で反応してメタン
が生成し、フェライト粒子は再生される。再生されたフ
ェライト粒子３７は新しく供給されるフェライト粒子３
４により上層に押し上げられ、オーバーフロー装置３８
内に落下して移送管３９を通って二酸化炭素／フェライ
ト供給管２１に送られる。ここでフェライト粒子４０と
二酸化炭素供給管４１からの二酸化炭素を混合し、二酸
化炭素をキャリアガスとしてフェライト粒子を二酸化炭
素固定塔２０に送る。再生塔２９内の水素とメタンは上
部のフィルター４２を通ってメタン分離装置４３でメタ
ンを分離する。メタンを分離した後の水素は水素リサイ
クル管を通して再使用する。水素の消費による不足分は
外部水素源から管４４を介して補う。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. A carbon dioxide / ferrite supply pipe 21 is connected to the carbon dioxide fixing tower 20. From this pipe 21, carbon dioxide and nickel ferrite particles (or strontium ferrite particles may be used) 22 using the carbon dioxide as a carrier gas are sent to the carbon dioxide fixing tower 20. A perforated plate 23 is installed in the carbon dioxide fixing tower 20 to prevent the ferrite particles from falling down. Hydrogen is supplied to the carbon dioxide fixing tower 20 from a hydrogen supply pipe 24 installed at the bottom. The supplied hydrogen and carbon dioxide have a temperature of about 400 ° C. Therefore, the inside of the carbon dioxide fixing column 20 is maintained at about 350 ° C. Carbon dioxide is reduced in the ferrite layer 25 deposited on the porous plate 23 and deposited as carbon on the surface of the ferrite particles. The ferrite particles 26 with the carbon deposited thereon are pushed up by the new incoming ferrite particles 22 and move to the upper layer, and then fall into the overflow device 27, and the transfer pipe 28
To the regeneration tower 29. The unreacted hydrogen is sent to the moisture removing device 31 through the filter 30 above the carbon dioxide fixing tower 20 to remove the moisture, and then enters the hydrogen recycle pipe 32 to be reused. A perforated plate 33 is installed in the lower part of the regeneration tower 29, on which the ferrite particles 34 with carbon deposited from the transfer pipe 28 are deposited. A hydrogen supply pipe 35 is installed at the bottom of the regeneration tower 29, and hydrogen heated to 650 ° C. by the gas heater 36 is supplied. Hydrogen supplied from here reacts with the carbon deposited on the ferrite in the regeneration tower 29 to generate methane, and the ferrite particles are regenerated. Regenerated ferrite particles 37 are newly supplied ferrite particles 3
4 is pushed up to the upper layer and overflow device 38
It drops inside and is sent to the carbon dioxide / ferrite supply pipe 21 through the transfer pipe 39. Here, the ferrite particles 40 and the carbon dioxide from the carbon dioxide supply pipe 41 are mixed, and the ferrite particles are sent to the carbon dioxide fixing tower 20 using carbon dioxide as a carrier gas. Hydrogen and methane in the regeneration tower 29 pass through the upper filter 42 and are separated by the methane separator 43. Hydrogen separated from methane is reused through a hydrogen recycle pipe. The shortage due to the consumption of hydrogen is compensated for from an external hydrogen source via pipe 44.
【００１６】本実施例によれば二つの流動層を用いて連
続的に二酸化炭素をメタンに変換することができる。According to this embodiment, carbon dioxide can be continuously converted into methane by using two fluidized beds.
【００１７】[0017]
【発明の効果】本発明によれば、二酸化炭素の炭素への
変換を比較的低温で実現でき、しかも反応効率が高い。
また本発明による二酸化炭素のメタンへの変換方法およ
び装置は固体の生成物が生じることによる性能低下を防
止でき、比較的低温で且つ反応効率が高い。According to the present invention, the conversion of carbon dioxide to carbon can be realized at a relatively low temperature, and the reaction efficiency is high.
Further, the method and apparatus for converting carbon dioxide to methane according to the present invention can prevent performance deterioration due to generation of a solid product, have a relatively low temperature and high reaction efficiency.
【図１】本発明を温度可変の二つの反応炉を用いて実施
した場合の模式図を示す。FIG. 1 is a schematic view showing the case where the present invention is carried out using two temperature-variable reaction furnaces.
【図２】本発明を流動層有する二つの反応炉を用いて実
施した場合の模式図を示す。FIG. 2 is a schematic view showing the case where the present invention is carried out using two reactors having a fluidized bed.
１…ポンプ ２…二酸化炭素
分離装置 ３…水分除去装置 ４…切替バルブ ５…第一反応炉 ６…ストロンチ
ウムフェライト塊 ７…ヒーター ８…水素分離装
置 ９…リサイクルポンプ １０…第二反応
炉 １１…炭素析出ストロンチウムフェライト塊 １２…ヒーター １３…メタン半
導体センサー １４…制御装置 １５…水素分離
装置 １６…メタン半導体センサー ２０…二酸化炭
素固定塔 ２１…二酸化炭素／フェライト供給管 ２２…ニッケルフェライト粒子 ２３…多孔板 ２４…水素供給管 ２５…フェライ
ト層 ２６…炭素析出フェライト粒子 ２７…オーバー
フロー装置 ２８…移送管 ２９…再生塔 ３０…フィルター ３１…水分除去
装置 ３２…水素リサイクル管 ３３…多孔板 ３４…炭素析出フェライト粒子 ３５…水素供給
管 ３６…ガス加熱器 ３７…再生フェ
ライト粒子 ３８…オーバーフロー装置 ３９…移送管 ４０…フェライト粒子 ４１…二酸化炭
素供給管 ４２…フィルター ４３…メタン分
離装置DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Pump 2 ... Carbon dioxide separation device 3 ... Moisture removal device 4 ... Switching valve 5 ... First reaction furnace 6 ... Strontium ferrite lump 7 ... Heater 8 ... Hydrogen separation device 9 ... Recycle pump 10 ... Second reaction furnace 11 ... Carbon Precipitated strontium ferrite mass 12 ... Heater 13 ... Methane semiconductor sensor 14 ... Control device 15 ... Hydrogen separation device 16 ... Methane semiconductor sensor 20 ... Carbon dioxide fixing tower 21 ... Carbon dioxide / ferrite supply pipe 22 ... Nickel ferrite particles 23 ... Perforated plate 24 ... Hydrogen supply pipe 25 ... Ferrite layer 26 ... Carbon precipitated ferrite particles 27 ... Overflow device 28 ... Transfer pipe 29 ... Regeneration tower 30 ... Filter 31 ... Moisture removal device 32 ... Hydrogen recycling pipe 33 ... Perforated plate 34 ... Carbon precipitated ferrite particles 35 … Hydrogen supply pipe 36… Gas heater 3 ... Play ferrite particles 38 ... overflow device 39 ... transfer tube 40 ... ferrite particles 41 ... carbon dioxide supply pipe 42 ... filter 43 ... methane separation apparatus
Claims (12)
されたフェライトを内蔵した反応炉中に二酸化炭素と水
素とを同時に供給することにより二酸化炭素を炭素に還
元することを特徴とする二酸化炭素の変換方法。1. A carbon dioxide which reduces carbon dioxide to carbon by simultaneously supplying carbon dioxide and hydrogen into a reaction furnace containing ferrite maintained at a temperature between 300 ° C. and 400 ° C. How to convert carbon.
３００℃から４００℃の間に保持しながら該反応炉中に
二酸化炭素と水素を同時に供給して二酸化炭素を炭素に
変換する第１工程と、その後に該反応炉内のフェライト
層の温度を６００℃以上に上昇させるとともに該反応炉
への二酸化炭素の供給を停止し水素の供給を継続して炭
素をメタンに変換して該反応炉から取り出す第２工程
と、を繰り返すことを特徴とする二酸化炭素の変換方
法。2. A first step for converting carbon dioxide into carbon by simultaneously supplying carbon dioxide and hydrogen into the reaction furnace while maintaining the temperature of the ferrite layer contained in the reaction furnace between 300 ° C. and 400 ° C. After that, the temperature of the ferrite layer in the reaction furnace is raised to 600 ° C. or higher, the supply of carbon dioxide to the reaction furnace is stopped and the supply of hydrogen is continued to convert carbon into methane, A method for converting carbon dioxide, which comprises repeating the second step of removing from the carbon dioxide.
る反応炉で前記第１の工程を行いながら他の反応炉では
前記第２工程を行い、これら反応炉の役割を一定時間ご
とに切り替えることを特徴とする請求項２記載の二酸化
炭素の変換方法。3. A plurality of reaction furnaces are provided, and one of the reaction furnaces performs the first step while the other reaction furnace performs the second step. The method for converting carbon dioxide according to claim 2, wherein the method is switched.
トロールされた第１の反応炉に二酸化炭素と水素とを同
時に供給すると共に該反応炉内に一定時間フェライトを
置いて二酸化炭素を炭素に変換し、この変換によって生
じた炭素を担ったフェライトを該第１の反応炉から６０
０℃以上の温度にコントロールされた第２の反応炉に移
送し該第２の反応炉に水素を供給して炭素をメタンに変
換して該第２の反応炉から取り出した後、再びフェライ
トを前記第１の反応炉に戻すことを特徴とする二酸化炭
素の変換方法。4. Carbon dioxide and hydrogen are simultaneously supplied to a first reactor whose temperature is controlled between 300 ° C. and 400 ° C., and ferrite is placed in the reactor for a certain period of time to convert carbon dioxide into carbon. And the carbon-bearing ferrite produced by the conversion is transferred from the first reactor 60
After transferring to a second reaction furnace controlled to a temperature of 0 ° C. or higher and supplying hydrogen to the second reaction furnace to convert carbon into methane and taking out from the second reaction furnace, ferrite is again added. A method for converting carbon dioxide, characterized in that the carbon dioxide is returned to the first reactor.
素との混合比を該両者の混合ガスの酸素ポテンシャルが
定比組成のフェライトの酸素ポテンシャル以下になるよ
うに調節することを特徴とする請求項１，２，３又は４
記載の二酸化炭素の変換方法。5. The mixing ratio of carbon dioxide and hydrogen simultaneously supplied to the reaction furnace is adjusted so that the oxygen potential of the mixed gas of the both is less than or equal to the oxygen potential of ferrite having a stoichiometric composition. Claims 1, 2, 3 or 4
The method for converting carbon dioxide described.
離回収し、再び反応炉に供給することを特徴とする請求
項１ないし５のいずれかに記載の二酸化炭素の変換方
法。6. The method for converting carbon dioxide according to claim 1, wherein unreacted hydrogen discharged from the reaction furnace is separated and recovered and supplied again to the reaction furnace.
と６００℃以上の高温に切り替えることができるフェラ
イトを充填した反応炉と、水素を該反応炉中に常時供給
するための水素供給配管と、二酸化炭素を前記反応炉に
供給するための二酸化炭素供給配管と、該二酸化炭素供
給配管に介装されたバルブと、前記反応炉内の温度が３
００℃から４００℃の間の低温であるときに二酸化炭素
を該反応炉に供給し、前記反応炉内の温度が６００℃以
上の高温であるときに該反応炉への二酸化炭素の供給を
止める様に前記バルブを操作する制御装置と、を備えた
ことを特徴とする二酸化炭素の変換装置。7. A reactor filled with ferrite capable of switching the temperature between a low temperature of 300 ° C. to 400 ° C. and a high temperature of 600 ° C. or higher, and a hydrogen supply pipe for constantly supplying hydrogen into the reactor. A carbon dioxide supply pipe for supplying carbon dioxide to the reaction furnace, a valve interposed in the carbon dioxide supply pipe, and a temperature in the reaction furnace of 3
When the temperature is low between 00 ° C and 400 ° C, carbon dioxide is supplied to the reaction furnace, and when the temperature inside the reaction furnace is higher than 600 ° C, the supply of carbon dioxide to the reaction furnace is stopped. A control device for operating the valve as described above, and a carbon dioxide conversion device.
反応炉は、そのうちの或る反応炉内の温度が３００℃か
ら４００℃の間の低温であるときに他の反応炉内の温度
が６００℃以上の高温であるように交互に切替えられる
ものであり、前記二酸化炭素供給配管はこれら複数の反
応炉に二酸化炭素を供給するためのものであり、前記バ
ルブはこれら複数の反応炉への二酸化炭素の供給および
供給停止を切替える切替バルブであり、前記の制御装置
は、炉内温度が３００℃から４００℃の間の低温である
反応炉に二酸化炭素を供給し、炉内温度が６００℃以上
の高温である反応炉には二酸化炭素の供給を停止する様
に前記切替バルブを切替操作する様にしたことを特徴と
する請求項７記載の二酸化炭素の変換装置。8. A plurality of reactors are provided, and when the temperature in one of the reactors is a low temperature between 300 ° C. and 400 ° C., the temperature in another reactor is Is alternately switched to a high temperature of 600 ° C. or higher, the carbon dioxide supply pipe is for supplying carbon dioxide to the plurality of reactors, and the valve is connected to the plurality of reactors. Is a switching valve for switching between supplying and stopping the supply of carbon dioxide, wherein the control device supplies carbon dioxide to the reaction furnace having a low furnace temperature of 300 ° C. to 400 ° C. and a furnace temperature of 600 ° C. The carbon dioxide conversion device according to claim 7, wherein the switching valve is operated so as to stop the supply of carbon dioxide to the reaction furnace having a high temperature of ℃ or more.
いる３００℃から４００℃の間の低温の炉内温度にある
反応炉から排出されたガス中の二酸化炭素濃度をモニタ
リングするセンサーを備え、前記制御装置は該センサー
からの信号により前記バルブの切替え操作をすることを
特徴とする請求項７又は８記載の二酸化炭素の変換装
置。9. A sensor for monitoring the carbon dioxide concentration in the gas discharged from the reaction furnace at a low furnace temperature between 300 ° C. and 400 ° C., to which carbon dioxide and hydrogen are simultaneously supplied, 9. The carbon dioxide conversion device according to claim 7, wherein the control device performs a switching operation of the valve according to a signal from the sensor.
給されている６００℃以上の高温の炉内温度にある反応
炉から排出されたガス中のメタン濃度をモニタリングす
るセンサーを備え、前記制御装置は該センサーからの信
号により前記のバルブの切替操作をすることを特徴とす
る請求項７又は８記載の二酸化炭素の変換装置。10. A control device comprising a sensor for monitoring the concentration of methane in a gas discharged from a reaction furnace at a high furnace temperature of 600 ° C. or higher in which supply of carbon dioxide is stopped and hydrogen is supplied. 9. The carbon dioxide conversion device according to claim 7, wherein the valve switching operation is performed by a signal from the sensor.
が供給され炉内温度が３００℃から４００℃の間の低温
に保たれた第１の反応炉と、水素が供給され炉内温度が
６００℃以上の高温に保たれた第２の反応炉と、前記第
１の反応炉内で二酸化炭素から生成した炭素を担ってい
るフェライト塊を該第１の反応炉から前記第２の反応炉
に移送する移送手段と、該第２の反応炉内の炭素のメタ
ンへの変換後のフェライト塊を該第２の反応炉から第１
の反応炉に供給する手段と、を備えたことを特徴とする
二酸化炭素の変換装置。11. A first reactor in which carbon dioxide, a lump of ferrite and hydrogen are supplied and the temperature in the furnace is kept at a low temperature between 300 ° C. and 400 ° C., and hydrogen is supplied and the temperature in the furnace is 600 ° C. or higher. Second reactor kept at a high temperature and a ferrite mass carrying carbon produced from carbon dioxide in the first reactor are transferred from the first reactor to the second reactor. The transfer means and the ferrite mass after the conversion of carbon in the second reactor to methane are transferred from the second reactor to the first mass.
And a means for supplying the reactor to the reactor, the carbon dioxide conversion device.
素を分離する水素分離手段及び該水素分離手段で分離回
収した水素を反応炉へリサイクルさせるための配管を有
することを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかに
記載の二酸化炭素の変換装置。12. A hydrogen separation means for separating unreacted hydrogen in exhaust gas from the reaction furnace, and a pipe for recycling the hydrogen separated and recovered by the hydrogen separation means to the reaction furnace. Item 12. A carbon dioxide conversion device according to any one of items 7 to 11.
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| JP4010119A JP2746495B2 (en) | 1992-01-23 | 1992-01-23 | Method and apparatus for converting carbon dioxide |
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|---|---|
| JPH05193920A true JPH05193920A (en) | 1993-08-03 |
| JP2746495B2 JP2746495B2 (en) | 1998-05-06 |
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1992
- 1992-01-23 JP JP4010119A patent/JP2746495B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2746495B2 (en) | 1998-05-06 |
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