合成气体的生成方法以及制造装置和液体燃料的合成方法以及合成装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供可以将生物液体燃料作为原料，用简便的装置效率良好地得到几乎不含煤尘(soot)、良好的组成的合成气体，由此可以制造甲醇、汽油、轻油等高品质的液体燃料的合成气体的制造方法。将由生物质的热分解产生的生物液体燃料以及水蒸汽供给到反应管内的未填充催化剂的反应管内的气化空间，介由反应管壁从外部加热至800℃～1200℃，由吸热反应产生水蒸汽和生物液体燃料的水蒸汽重整化学反应。将供给水蒸汽与生物液体燃料中碳的摩尔比([H2O]/[C])设定为0.3以上，因此得到几乎不含焦油、煤尘(soot)、以H2、CO为主要成分的良好的组成的合成气体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供可以将生物液体燃料作为原料，用简便的装置效率良好地得到几乎不含煤尘(soot)、良好的组成的合成气体，由此可以制造甲醇、汽油、轻油等高品质的液体燃料的合成气体的制造方法。将由生物质的热分解产生的生物液体燃料以及水蒸汽供给到反应管内的未填充催化剂的反应管内的气化空间，介由反应管壁从外部加热至800℃～1200℃，由吸热反应产生水蒸汽和生物液体燃料的水蒸汽重整化学反应。将供给水蒸汽与生物液体燃料中碳的摩尔比(/)设定为0.3以上，因此得到几乎不含焦油、煤尘(soot)、以H2、CO为主要成分的良好的组成的合成气体。【专利说明】合成气体的生成方法以及制造装置和液体燃料的合成方法 以及合成装置
本专利技术涉及生物质的有效利用，具体而言涉及由生物质生成作为高品质且洁净的 化学原料的合成气体的方法。进而，涉及可以工业上生产作为由以往的生物质不能得到的 化学原料的氢气H2和一氧化碳C0的比率高的合成气体的技术。
技术介绍
生物质通常为固体，因此在燃烧性/收集/输送等的便利性上缺乏、经济性成为问 题。因此，近来期待由生物质生成的液体燃料（也称为生物油。以下，记述为生物液体燃 料）作为实用燃料。 生物液体燃料是将固体的草、木等生物质作为原料通过热处理（快速加热分解 等）转换为处理性容易的液状燃料。具体而言，可以由废木材、草、树皮这样的可再生的农 林业的产物或者废弃物等来制造。作为通常的制法，首先，将它们粉碎，然后通过以无氧的 状态在400?500°C下进行快速加热从而得到的转换成生物液体燃料的转换率大致为50? 60% (重量比），作为副产物，生成以甲烷等为成分的气体和以碳为主要成分的煤尘、固体 碳质（木炭状的物质）。 生物液体燃料即便以其原本的形态也可以作为燃料来使用，但呈焦油状且粘度 高、限定于作为燃烧器燃烧用等低品质燃料的用途。生物液体燃料为烃系燃料，虽然具有能 够加工为价值更高的燃料、化学物质的可能性，但现状是没有由生物液体燃料制成用于例 如汽车用燃料的合成用气体的制造技术。 在化学上石油或由石油纯化而成的汽油、灯油、轻油、重油等为不含氧的烃的混合 物，生物液体燃料大量地含有具有碳、氢以及氧原子的化合物。因此，酸度强，也需要关注 容器的选择等。 另一方面，也进行提升生物液体燃料，作为一般液体燃料而进行商品化的研究，但 现状是止于与劣质重油相并列的低质燃料。 现有技术文献 专利文献 专利文献1 :日本特开2009-001826号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问是页 从现在的世界形势、自然环境保全、可持续社会的构筑的观点出发，石油代替资源 的开发的重要性越来越高。然而，作为可持续能量的代表的太阳能发电、风力发电、生物质 之中，能够产生出可再生物质的限于生物质。其意味着，急需包含源自生物质的燃料形态的 可再生物质的生产技术开发。 本专利技术人等以前提出了将固体的草木系生物质作为原料的外热式水蒸汽气化法 (日本特开2009-001826号）。该气化法为在无催化剂下、在充满高温水蒸汽的反应管中 投入微粉化的生物质，从外部对反应管加热，在氧浓度低的炉中在无催化剂下使水蒸汽和 生物质进行水蒸汽重整反应，产生以高品质的氢气和一氧化碳为主要成分的合成气体的技 术。为可以从固体的生物质直接得到品质良好的合成气体的方法。 然而，上述方式为将固体的生物质直接气化的方式，因此在原料的处理性上存在 难点和/或存在工厂的大型化不容易和/或不能使用低熔点灰（例如800°c以下）的生物 质的问题。鉴于此点，本申请专利技术人等构想以通过热分解生物质而得到的生物液体燃料作 为原料的合成气体的制造方法。 作为由经得到合成气体的技术，存在水蒸汽重整（steam reforming)。但是，该方 法只不过已知是在作为原料使用天然气体（主要成分；甲烷）、石脑油等气体或者沸点低的 (大致250°C以下）烃的情况下使用。该方法中催化剂的使用是必需的，大多使用Ni。在 出口的温度800?950°C下运转，因此，重整炉用耐火砖内衬，在其中大量悬挂填充有Ni催 化剂的圆筒形的反应管，从外部对其进行加热，在重整反应的进行中供给必要的热。加热通 常由侧壁使与原料相同的燃料燃烧。操作压力等根据下游的气体纯化，目标制品等来选择 最适值，大致为1?lOMPa。 对于比石脑油重质的（沸点高的）液体即重油等，不采用该方法，使用部分氧化 法。著名的有德士古法、shell法等。本方法使用从空气通过深冷分离法而得到的氧，使重 质油原料的一部分燃烧，从而得到反应所必需的高温度。作为反应温度为1300?1500°C、 压力与氢气重整同样根据下游的气体纯化、目标制品等而决定，为1?8MPa。本方式中，成 为高温操作，因此难以避免废热回收、以及煤尘的生成，在该回收/有效利用上下功夫。 与之相对，自生物液体燃料的合成气体的生成至今没有研究的事例。生物液体燃 料由于其性状（为焦油状、粘度、沸点高）等并未被认为是进行水蒸汽重整的对象。考虑部 分氧化方式的应用，但其中一部分的生物液体燃料用于燃烧，因此存在生成的合成气体中 有效的H 2与C0成分量变少的可能性。无论如何，开始关注生物液体燃料的情况也是最近的 事情，尤其未发现涉及自生物液体燃料制造高品质的汽油、轻油、甲醇等液体燃料的文献。 用于解决问题的方案 本申请中公开了以下的专利技术。 (1) 一种合成气体的制造方法，其特征在于，将由生物质的热分解产生的生物液体 燃料以及水蒸汽供给到反应管内的气化空间，介由所述反应管的管壁从外部加热产生水蒸 汽重整反应。 (2)根据（1)所述的合成气体的制造方法，其特征在于，所述生物液体燃料为从通 过热分解固体生物质（快速加热分解等）而得到的产物中分离出液状的部分而得到的物 质。 (3)根据（1)或（2)所述的制造方法，其特征在于，在所述气化空间不存在催化剂。 (4)根据⑴?⑶中任一项的制造方法，其特征在于，供给到所述气化空间的所 述水蒸汽与所述生物液体燃料中的碳的摩尔比为〇. 3以上。 (5)根据（1)?（4)中任一项的制造方法，其特征在于，所述气化空间被加热至 800。。?1200。。。 (6)根据⑴?（5)中任一项的制造方法，其特征在于，所述气化空间的压力为 0· 1 ?lOMPa。 (7)根据⑴?（6)中任一项的制造方法，其特征在于，所述生物液体燃料的粘度 为10?50厘池，所述生物液体燃料以喷雾方式供给到所述气化空间。 (8)根据⑴?（7)中任一项的制造方法，其特征在于，所述生物液体燃料通过不 进行积极地脱氧处理而将固态的生物质加热至400?500°C来生成。 (9)根据（1)?（8)中任一项的制造方法，其特征在于，所述水蒸汽重整中，发生下 述式的化学反应，ql = 45 ?55%，q2 = 20 ?30%，q3 = 8 ?12%，q4 = 15 ?25%， 所述气化空间内的温度为800°C时pi约为0. 3,所述气化空间内的温度为1000°C时pi约为 1. 0。 CmH20n+plH20 - qlH2+q2C0+q3CH4+q4C02... 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种合成气体的制造方法，其特征在于，将由生物质的热分解产生的生物液体燃料以及水蒸汽供给到反应管内的气化空间，介由所述反应管的管壁从外部加热产生水蒸汽重整反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：坂井正康，村上信明，森光信孝，武井泰典，长谷川昭，
申请(专利权)人：学校法人长崎综合科学大学，丰田自动车株式会社，生物能源株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP