JPS63159210A - 炭酸ガスの分解方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は炭酸ガスの分解方法に関し、特に宇宙船、宇宙
基地等の有人又は生物塔載の宇宙航行体、長期間潜航型
潜水艦、深海作業船等での環境制御に有利に適用しつる
炭酸ガス分解方法に関する。

〔従来の技術〕

炭酸ガスと水素を反応させ炭素と水を生成するボッシュ
反応は、次の単一反応式 ０式％（１） で表わされると言われ、単一の反応として一つの反応器
、一つの反応条件で従来より実施さｎていた。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来、上記（１１式で表わされる反応として、単一の反
応器にて反応させた場合、反応効率が低く、ｃｏ　　の
副生が多くみられた。従って、上記反応効率の低さによ
り、反応器全体の容量が大型化あるいは低い被処理ガス
流量しか得られないという問題があり、かかるボッシュ
反応を利用した装置の産業上の利用分野を著じるしく制
限していた。

〔発明の目的〕

本発明はかかる従来技術の欠点を解消した炭酸ガスの分
解方法を提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は炭酸ガスに水素を作用させて炭素と水に分解す
る方法において、異なる２つの温度帯域をもつ炭酸ガス
分解触媒充填部に炭酸ガスと水素との混合ガスを供給し
、第１の温度帯域で炭酸ガスを一酸化炭素と水とに分解
し、第２の温度帯域で前記第１の温度帯域で生成した一
酸化炭素を炭素と水とに分解することを特徴とする炭素
ガスの分解方法に関する。

〔作用〕

本発明者らは、上記従来技術の問題点を解決する丸めに
、温度条件や原料ガスの種類を、種々変化させ実験を行
ったところ、前記（１）式で示される反応は、下記（２
１式と（３）式の２段階に分れて進行しているものであ
夛、シかも夫々異なる最適反応温度をもつことを見い出
した。

Ｃｏ２＋）Ｉ２→Ｃｏ　＋Ｈ２０（２）Ｇｏ　＋Ｈ４０
＋Ｈ，０１３１ すなわち、上記１２１式で示される反応温度帯域は９０
０Ｃ以上であり、上記１３１式で示される反応温度帯域
は、６００〜６５０Ｃに最適温度をもつことが判明しな
。また、この時の供給ガス中の００２とＨ２の比率は１
：２が最適であることが同時に判明した。

そこで、炭酸ガス分解触媒充填部を上記の異なる温度帯
域になるように維持し、先ず（１１式で表わされる反応
をその最適温度範囲内の？００Ｃで行わせ、次に（２）
式で表わされる反応をごの最適温度範囲内の６３０Ｃで
行わせると、従来の反応効率が１８Ｘであつ九のに比較
し、本発明による２段反応方式では、反応効率が２５％
に増加した。

なお、上述の反応を実施するにあたっては、触媒として
Ｆｅ又はＮｚのワイヤ状触媒を用いた。

このように、本発明では、上記（２）、（３１式の反応
を夫々、最適温度条件下にて実施することにより、反応
効率を最大にすることを特徴とするものである。

次に、本発明による炭酸ガスの分解方法の第１の実施頭
株を第１図に基づき説明する。この態様は１個の反応器
に２つの異なった温度帯域を設けた例である。

第１図において４は反応器であり、この反応器４内には
反応を促進する九めの触媒５（例えば、Ｆｅ又はＮ１の
ワイヤ状触媒）が充填されている。この触媒３を充填し
た層は、第１段電気ヒータ５、第２段電気ヒータ６によ
って前記（２）、１３１式で示される夫々の反応が効率
よく進行する温度（すなわち、Ｃ２）式の反応に対して
は９００Ｃ以上、最適には９００ｔＺ’、＋３１式の反
応に対しては６００〜６５０　Ｃ，最適には６３ｏｃ）
に夫々調節することによシ、触媒３の充填層に熱勾配を
与える。

ここで、あらかじめ水素（Ｈ２）ガスと混合された被処
理ガス１　（Ｃｏ２＋　Ｆｌ、）　　（混合比は１：２
）は、反応器内の触媒３の充填層上部〜中部にて前記（
２１式の反応後、引き続き触媒３の充填層中部〜下部に
て前記（３１式の反応が進行する。

反応器４から放出された処理ガス中には、ＣＯ２及びＣ
Ｏ成分を含む九め、循環ガス２として反応器４の入口へ
と循環される。この（３１式の反応にて生成した遊離炭
素（Ｃ）は固体として反応器４内の主として触媒５の充
填層中にとどまる。また、同様に生成し念水分（Ｈ，Ｏ
）は、連続的に凝縮器７にてドレン配管８より排出され
る。

本発明の他の実施態様を第２図に基づき説明する。この
態様は２個の反応器を用い夫々の反応器を異った温度帯
域に維持した例である。

第２図において、４．６は夫々第１段、第２段反応器で
あり、夫々の反応器内には反応を促進するための触媒が
触媒充填層５，７に充填されている。さらに電気ヒータ
８，９によって第１段４及び第２段反応器６は反応効率
が最高となるように夫々、最適な温度に調節される。

（例えば第１段は９００Ｃ，第２段は６３０　Ｃ）ここ
であらかじめ水素（Ｈ２）ガスと混合された被処理ガス
１　（Ｃｏ２＋　！（２）　　は、第１段反応器４内の
触媒充填層５で前記（２）式の反応後、さらに第２段反
応器６へと導かれる。ＣＯ，成分が減少し、００　成分
が増加した被処理ガス２は第２段反応器６の触媒充填７
１７で前記（３１式の反応が進行する。

第２段反応器６から放出された処理ガス中には、　ＣＯ
２及びＣＯ成分を含むため循環ガス３として第１段反応
器４人口へと循環させられる。

なお、前記（２１％（３１式の反応にて生成し九遊離炭
素（Ｃ１は固体として反応器内４，６の触媒充填層５，
７中にとどまる。また、同様に生成し九水分（Ｈ２Ｏ）
　Ｆｉ連続的に凝縮器１１によってドレン配管１０より
系外へ排出する。

なお、第１段反応器４、第２段反応器６には、夫々温度
センナ（図示せず）を配置し、ヒータ８．９と共に制御
装置（図示せず）により最適な温度条件にコントロール
するようにすのがよい。

〔発明の効果〕

本発明によシ、前記（２）、（３１式で示される反応を
最適条件下にて実施することが可能となる。

このことＫよシ、反応器全体の設備規模は、従来のもの
と比較して約％と小型化することが可能となり、よシ広
い産業上の利用分野への適用を可能にすることができた
。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明を実施する念めのフローを
示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炭酸ガスに水素を作用させて炭素と水に分解する方法に
   おいて、異なる２つの温度帯域をもつ炭酸ガス分解触媒
   充填部に炭酸ガスと水素との混合ガスを供給し、第１の
   温度帯域で炭酸ガスを一酸化炭素と水とに分解し、第２
   の温度帯域で前記第１の温度帯域で生成した一酸化炭素
   を炭素と水とに分解することを特徴とする炭素ガスの分
   解方法。