反应器以及液体燃料合成方法技术

本发明专利技术的反应器(1)具备分离膜(30)、第一流路(11)以及第二流路(12)。第一流路(11)设置于所述分离膜(30)的非透过侧，第二流路(12)设置于分离膜(30)的透过侧。在第一流路(11)中流动所述原料气体，在第二流路(12)中流动吹扫气体。在分离膜(30)的侧视下，在第二流路(12)中流动的吹扫气体的流向与在第一流路(11)中流动的原料气体的流向相反。动的原料气体的流向相反。动的原料气体的流向相反。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】反应器以及液体燃料合成方法


[0001]本专利技术涉及反应器以及液体燃料合成方法。

技术介绍

[0002]近年来，开发了一种反应器，在从含有氢以及二氧化碳的原料气体向甲醇、乙醇等液体燃料(具体而言，常温常压下为液体状态的燃料)的转化反应中，通过将与液体燃料一起生成的水蒸气进行分离，能够提高转化效率。
[0003]例如，在专利文献1中，公开了一种反应器，其具备：分离膜；设置于分离膜的非透过侧的第一流路；以及设置于分离膜的透过侧的第二流路。向第一流路供给原料气体。向第二流路供给用于对透过了分离膜的水蒸气进行吹扫的吹扫气体。通过在第二流路中流动的吹扫气体，能够一边取入水蒸气一边吸收反应热，因此能够通过平衡位移效应来提高转化效率。在先技术文献专利文献
[0004]专利文献1：日本特开2018
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8940号公报

技术实现思路

专利技术所要解决的课题
[0005]在此，在专利文献1所记载的反应器中，在第二流路中流动的所述吹扫气体的流向与在第一流路中流动的原料气体的流向相同，因此在第二流路的下游区域中，吹扫气体所包含的水蒸气量变多。
[0006]因此，无法使水蒸气从第一流路的下游区域向第二流路的下游区域顺畅地移动，水蒸气容易混入到液体燃料中。
[0007]本专利技术鉴于上述状况而作，其目的在于提供一种能够抑制水蒸气混入到液体燃料中的反应器以及反应器装置。用于解决课题的手段
[0008]本专利技术所涉及的反应器具备分离膜、第一流路、第二流路以及催化剂。分离膜使从至少含有氢以及二氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过。第一流路设置于分离膜的非透过侧。在第一流路中流动原料气体。第二流路设置于分离膜的透过侧。在第二流路中，流动用于对透过了分离膜的水蒸气进行吹扫的吹扫气体。催化剂配置于第一流路，使从原料气体向液体燃料的转化反应进行。在分离膜的侧视下，在第二流路中流动的吹扫气体的流向与在第一流路中流动的原料气体的流向相反。专利技术效果
[0009]根据本专利技术，能够提供一种能够抑制水蒸气混入到液体燃料中的反应器以及液体燃料合成方法。
附图说明
[0010]图1是实施方式所涉及的反应器1的立体图。图2是图1的A
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A剖视图。图3是图1的B
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B剖视图。图4是图2的C
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C剖视图。图5是实施方式所涉及的反应器1a的立体图。图6是反应器1a的剖视图。图7是实施方式所涉及的反应器装置的示意图。图8是实施方式所涉及的反应器装置的示意图。图9是表示变形例1所涉及的反应器的结构的示意图。图10是表示变形例1所涉及的反应器的结构的示意图。图11是实施方式所涉及的第一壳体的剖视图。图12是实施方式所涉及的第一壳体的剖视图。
具体实施方式
[0011]接着，参照附图对本专利技术的实施方式进行说明。但是，附图是示意性的图，各尺寸的比率等有时与现实不同。
[0012](反应器1)图1是反应器1的立体图。图2是图1的A
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A剖视图。图3是图1的B
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B剖视图。图4是图2的C
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C剖视图。
[0013]反应器1是用于使原料气体向液体燃料转化的所谓膜反应器。原料气体至少含有氢以及二氧化碳。原料气体也可以含有一氧化碳。原料气体也可以是所谓的合成气体(Syngas)。液体燃料是在常温常压下为液体状态的燃料、或者在常温加压状态下能够液化的燃料。作为在常温常压下为液体状态的燃料，例如可举出甲醇、乙醇、由C
n
H
2(m
‑
2n)
(m为小于90的整数，n为小于30的整数)表示的液体燃料、以及它们的混合物。作为在常温加压状态下能够液化的燃料，例如可举出丙烷、丁烷、以及它们的混合物等。
[0014]例如，通过将包含二氧化碳以及氢的原料气体在催化剂存在下进行接触氢化来合成甲醇时的反应式(1)如下。
[0015]上述反应为平衡反应，为了提高转化效率以及反应速度这两者，优选在高温高压下(例如180℃以上、2MPa以上)实施。液体燃料在合成的时间点为气体状态，至少在从反应器1流出之前维持气体状态不变。反应器1优选具有适于所希望的液体燃料的合成条件的耐热性以及耐压性。
[0016]如图1所示，反应器1形成为整体型。所谓整体，是指具有在长边方向上贯通的多个孔的形状，是包括蜂窝的概念。反应器1具有第一端面S1、第二端面S2以及侧面S3。第一端面S1设置于第二端面S2的相反侧。侧面S3与第一端面S1以及第二端面S2的外缘相连。在本实施方式中，反应器1形成为圆柱状，但反应器1的外形并无特别限定。
[0017]如图1～图4所示，反应器1具备多孔质支承体10、催化剂20、分离膜30、第一密封部40以及第二密封部50。
[0018]多孔质支承体10是沿反应器1的长边方向延伸的柱体。多孔质支承体10由多孔质材料构成。
[0019]作为多孔质材料，能够使用陶瓷材料、金属材料、树脂材料等，特别优选陶瓷材料。作为陶瓷材料的骨料，例如，能够使用氧化铝(Al2O3)、二氧化钛(TiO2)、莫来石(Al2O3·
SiO2)、陶瓷碎粒以及堇青石(Mg2Al4Si5O
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)中的至少一者。作为陶瓷材料的无机结合材料，例如，能够使用二氧化钛、莫来石、易烧结性氧化铝、二氧化硅、玻璃粉、粘土矿物、易烧结性堇青石中的至少一者。但是，陶瓷材料也可以不包含无机结合材料。
[0020]如图2～图3所示，多孔质支承体10具有许多个第一流路11以及多个第二流路12。
[0021]如图4所示，各第一流路11沿着反应器1的长边方向形成。各第一流路11是贯通孔。各第一流路11分别在反应器1的第一端面S1以及第二端面S2开口。各第一流路11具有形成于第一端面S1的流入口e1、以及形成于第二端面S2的流出口e2。各第一流路11设置于分离膜30的非透过侧。在各第一流路11中流动原料气体。在各第一流路11内，配置催化剂20。第一流路11的数量、位置以及形状等能够适当变更。
[0022]各第二流路12设置于分离膜30的透过侧。在各第二流路12中，流动用于对透过了分离膜30的水蒸气进行吹扫的吹扫气体。作为吹扫气体，能够使用非活泼性气体(例如氮气)、空气等。第二流路12的数量、位置以及形状等能够适当变更。
[0023]在此，如图2～图3所示，各第二流路12由多个隔室13、流入狭缝14以及流出狭缝15构成。
[0024]多个隔室13沿着反应器1的短边方向(与长边方向垂直的方向)排列成一列。如图4所示，各隔室13沿着反应器1的长边方向形成。各隔室13的两端由第一以及第二封孔部17、18密封。第一以及第二封孔部17、18能够由上述的多孔质材料构成。
[0025]如图1所示，流入狭缝14形成于长边方向上的反应器1的一端部。所谓反应器1的一端部，是指在将反应器1沿长边方向进行了5等分的情况下，从液体燃料的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种反应器，其具备：分离膜，其使从至少含有氢以及二氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过；第一流路，其设置于所述分离膜的非透过侧，供所述原料气体流动；第二流路，其设置于所述分离膜的透过侧，供吹扫气体流动，该吹扫气体用于对透过了所述分离膜的水蒸气进行吹扫；以及催化剂，其配置于所述第一流路，使所述转化反应进行，在所述分离膜的侧视下，在所述第二流路中流动的所述吹扫气体的流向与在所述第一流路中流动的所述原料气体的流向相反。2.一种反应器装置，其具备：第一反应器；以及第二反应器，其配置于所述第一反应器的下游，所述第一反应器具有：第一分离膜，其使从至少含有氢以及二氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过；第一流路，其设置于所述第一分离膜的非透过侧，供所述原料气体流动；第二流路，其设置于所述第一分离膜的透过侧，供第一吹扫气体流动，该第一吹扫气体用于对透过了所述第一分离膜的水蒸气进行吹扫；以及第一催化剂，其配置于所述第一流路，使所述转化反应进行，所述第二反应器具有：第二分离膜，其使从自所述第一反应器流出的剩余原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过；第三流路，其设置于所述第二分离膜的非透过侧，供所述剩余原料气体流动；第四流路，其设置于所述第二分离膜的透过侧，供第二吹扫气体流动，该第二吹扫气体用于对透过了所述第二分离膜的水蒸气进行吹扫；以及第二催化剂，其配置于所述第三流路，使所述转化反应进行，在所述第一分离膜的侧视下，在所述第二流路中流动的所述第一吹扫气体的流向与在所述第一流路中流动的所述原料气体的流向相反，在所述第二分离膜的侧视下，在所述第四流路中流动的所述第二吹扫气体的流向与在所述第三流路中流动的所述剩余原料气体的流向相同。3.一种反应器装置，其具备：第一反应器；以及第二反应器，其配置于所述第一反应器的上游，所述第一反应器具有：第一分离膜，其使从自所述第二反应器流出的剩余原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过；第一流路，其设置于所述第一分离膜的非透过侧，供所述剩余原料气体流动；以及第二流路，其设置于所述第一分离膜的透过侧，供第一吹扫气体流动，该第一吹扫气体用于对透过了所述第一分离膜的水蒸气进行吹扫，
所述第二反应器具有：第二分离膜，其使从至少含有氢以及二氧化碳的原料气体向液体燃料的转化反应中的生成物透过；第三流路，其设置于所述第二分离膜的非透过侧，供所述原料气体流动；以及第四流路，其设置于所述第二分离膜的透过侧，供第二吹扫气体流动，该第二吹扫气体用于对透过了所述第二分离膜的水蒸气进行吹扫，在所述第一分离膜的侧视下，在所述第二流路中流动的所述第一吹扫气体的流向与在所述第一流路中流动的所述剩余原料气体的流向相反，在所述第二分离膜的侧视下，在所述第四流路中流动的所述第二吹扫气体的...

【专利技术属性】
技术研发人员：中川刚佑，饭田和希，菅博史，鸟井淳史，
申请(专利权)人：日本碍子株式会社，
类型：发明
国别省市：