以生物物质为原料的液体燃料制造装置和制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供以生物物质为原料的液体燃料制造装置和制造方法。该方法和装置以植物等生物物质为原料高效率地合成液体燃料，液体燃料合成装置（１）由内装有催化剂的反应器（２）、将合成的气体状的气体冷却而抽出液体燃料的冷却器（３）、和利用热交换将回收了液体燃料后的未反应气体调整至适合合成液体燃料气体的反应温度的温度调整部件（７）沿着气流直列多段地构成。温度调整部件（７）与反应器（２）并列设置在由隔热材料围成的隔热构造的恒温室（８）的内部。另一方面，冷却器（３）自恒温室（８）隔离地设置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本发曰7 置和制造方法
技术介绍
在考虑到石油资源的紧迫和枯竭、主要由C02导致的地球 暖化问题时，其替代物的选择和开发的重要性无论怎样强调都 不为过。在长远展望的情况下，考虑到其巨大的需要量，从量与以天然气、煤为原料的情况同样，可以将生物物质作为原料，由将其气化而获得的合成气体(H2+CO),利用甲醇、 DME (甲醚)或者F- T (费-托法)获得烃等液体燃料。作 为由生物物质合成的这些液体燃料的优点，可列举如下等优点 (1 )是储备太阳能而成的燃料，能够循环再生；(2)作为原 料的生物物质在世界范围内分布均匀，将来能够期待与现在的 石油消耗相匹敌的量；(3)储藏性、可运性优异；(4)是不会 增加大气中的C02、且不含有硫磺成分的清洁气体。但是，像本专利技术人在非专利文献l中说明的那样，虽然进 行了大量的研究，但仍未在工业规模上实现以生物物质为原料 的合成燃料的制造，其原因在于，对生物物质的认识诚然不高， 但由于生物物质含有氧，因此发热量较低，无法获得制造液体燃料所需的高热量且H2含有比率较高的合成气体。另外，非专利文献l中，本专利技术人对以往技术(但是为大型装置)进行了 总论。X#曰 乙疋的工艺。即，以天然气为原料的制造方法大致区分的话，由如下工序构成在将原料的化石燃料做成一氧化碳和氬等的合成为液体燃料的工序、以及将液体燃料精炼为作为目标的燃料的 性状而做成产品的工序。作为由生物物质制造液体燃料的方法之 一 的气化甲醇合成 迄今为止虽也进行了大量的实验，在工业规模上达到了生物物 质的气化，但仍未达到高效地合成甲醇。其原因在于，如上所 述生物物质的发热量较低，因此，无法获得具有合成曱醇所需 的高热量的合成气体。但是，近期，生物物质的气化技术也取 得了进展，也正在实现制造合成气体的目标(专利文献l等)。在合成气体的制造中，还应注意容量。例如从能量效率及 经济性的方面考虑，以现在的天然气为原料的甲醇合成装置在 1000~ 2000p屯/天的生产规模下，以5MPa以上、大多为6MPa 以上的高压运转。但是，特别是在日本，生物物质的积聚密度 不大，作为曱醇生产规模，期望有能够应对比其小10倍~ 10000 倍的O.l ~ 100吨/天的生产规模的小型且运转也容易的低压 操作的曱醇制造法及制造装置。作为小型且运转也容易的低压操作的曱醇制造技术，已经 公知有专利文献2的技术。这是由本专利技术人提出的，公开了将 曱醇的合成反应器多段串列地结合而成的甲醇合成装置。但是， 在本专利技术中，虽然表示多阶段地重复相同的操作，但由于反应 器为多段，因此，不易将这些整段调整为在反应上适当的温度。 另外，由于从上向下地纵向排列反应器，因此，在更换催化剂 时，在纵排列中必须分解整段的反应器，维护花费时间，运转计划也会产生问题。并且，由于在整段中将温度控制仪器并列， 因此，存在装置复杂的缺点。料气体的情况下，例如合成曱醇气体的情况下，合成气体中的 H2和C02的浓度越高，曱醇气体的收获率越高，在它们的浓度 较低时，无法高效地合成甲醇气体。因而，为了由生物物质高 效地制造曱醇，不仅需要曱醇合成装置，也需要适合该装置的生物物质的气化技术、特别是高浓度地含有H 2和C O或者C O 2等的合成气体的制造技术。并且，在考虑作为能源林场而利用生物物质的情况下，由 于增大了每单位面积的曱醇生产量，因此，除了通过生物物质 的气化而获得的合成气体中的 一 氧化碳之外，二氧化碳也作为 液体燃料气体合成的原料是很好的办法。近年来，开发出一种 比由一氧化碳和氢形成的甲醇合成催化剂功能更强的、由二氧 化碳和氬也能够合成甲醇的催化剂。另外，在由生物物质获得 的合成气体中，氢不足以将二氧化碳合成为曱醇。作为能够将 其补足的系统，充分利用采用水力发电、风力发电、太阳光发 电等产生的电解氢较为有效这一点很明确。专利文献l:曰本特开2004 - 051718号 专利文献2:曰本冲争开2005 — 132739/>才艮 非专利文献1:由植物生物物质制造合成气体并合成液体 燃料，日本能量学会杂志，81巻第12号，pl063 - 1068
技术实现思路
本专利技术鉴于上述状况，其目的在于提供将使植物等生物物 小型且操作性优异的、即使低压操作也能够达到足够高的液体燃料收获率的液体燃料合成装置。同时，其目的还在于提供包 括与液体燃料合成装置的适合性较高的生物物质气化装置的液体燃料制造装置。本专利技术的液体燃料制造方法由含有通过生物物质的气化而 获得的氢和 一 氧化碳的合成气体制造液体燃料，其特征在于，包括在0.5 ~ 5MPa的加压条件下使合成气体与催化剂接触而 合成液体燃料的第 一 工序、将获得的液体燃料气体液化而回收、 并将其与未反应的合成气体分离的第二工序、在0.5~ 5MPa的加压条件下使未反应的合成气体再次与催化剂接触反应而合成 液体燃料气体的第三工序、和然后重复第一工序和第三工序。 在液体燃料中含有甲烷、乙烷、丙烷等液体烃燃料、曱醇等酒 精燃料。本专利技术的利用生物物质的液体燃料合成装置的特征还在 于，由多个反应器和多个冷却器串联配置而成，反应器及上述 冷却器通过合成气体供给管和反应气体导出管相互连结，在冷 却器上设有液体燃料回收管。本专利技术的利用生物物质的液体燃料制造装置的特征在于， 由生物物质供给料斗、气化反应装置和液体燃料合成装置构成， 在气化反应装置内部配置有2次气化反应管及具有与2次气化 反应管连接的气化剂供给管线的l次气化反应室，液体燃料合 成装置由多个反应器和多个冷却器串联配置而成，反应器及冷 却器通过合成气体供给管和反应气体导出管相互连结，在冷却 器上设有液体燃料回收管，并且，生物物质供给料斗借助连通 于l次气化反应室的生物物质供给管线与气化反应装置连结，连结。本专利技术的液体燃料制造方法反复进行利用合成气体与液体燃料合成催化剂来合成液体燃料气体、将合成的液体燃料气体 液化、和未反应的合成气体的分离操作，因此，在每次合成时 都自反应系统去除合成出的液体燃料。液体燃料气体为烃气体，下式所示的费_托反应的平衡关 系会向箭头方向发展，通过将其重复数次，能够提高烃气体的 合成收获率。(2n + 1 ) H2+ nCO—CnH2n+2+ H20费 -托反应中所采用的催化剂通常是铁、钴的化合物。例 如，在硅胶中浸渗了硝酸钴之后，将其烘干而以400。C烧制2小 时，从而能够获得载有钴的催化剂。在液体燃料气体为曱醇气体的情况下，下式所示的甲醇合成反应的平衡关系会向箭头方向发展，通过将其重复数次，能 够提高甲醇的合成收获率。 2H2+ CO—CH3OH现在，曱醇合成主要使用铜、锌系的催化剂，在200~260 °C、且5MPa以上、大多为6MPa以上的高压条件下运转。在高 压条件下合成的原因在于，在使用催化剂进行的甲醇合成反应 的平衡关系方面，在低压条件下，曱醇的收获率、即氢、 一氧 化碳向曱醇的转换率较低。但是，大型装置姑且不说，小型合 成装置高压运转下泵等设备的负担增大，在安全方面也希望尽 量避免。本专利技术的液体燃料合成装置由填充有催化剂的多个反应 器、和多个冷却器串联配置而成，反应器及上述冷却器通过合 成气体供给管和反应气体导出管相互连结，在冷却器上设有液 体燃料回收管。利用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体燃料的制造方法，该方法是由含有通过将生物物质气化而获得的氢和一氧化碳的合成气体制造液体燃料，其中，　包括：　第一工序，在０．５～５ＭＰａ的加压条件下，使上述合成气体与催化剂接触而合成液体燃料气体；　第二工序，将上述 液体燃料气体液化而回收，将其与未反应的合成气体分离；　第三工序，在０．５～５ＭＰａ的加压条件下，使未反应的合成气体再次与催化剂接触而合成液体燃料气体，将所获得的液体燃料气体液化而回收，将其与未反应的合成气体分离；　第四工序，重复 上述第三工序。

【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，竹川敏之，川岛八郎，
申请(专利权)人：学校法人长崎综合科学大学，
类型：发明
国别省市：JP[日本]