JP2025508998A

JP2025508998A - 二酸化炭素を燃料ガスに変換する方法

Info

Publication number: JP2025508998A
Application number: JP2024571273A
Authority: JP
Inventors: ラウティオ，アンティ; タン，リガン
Original assignee: Dimodi Energy Oy
Current assignee: Dimodi Energy Oy
Priority date: 2022-02-17
Filing date: 2023-02-16
Publication date: 2025-04-10
Also published as: EP4479497A1; WO2023156712A1; KR20240157692A; CN118742627A; FI20225144A1; FI130529B; US20250154422A1

Abstract

本発明の方法において、二酸化炭素は燃料ガスに変換される。該方法は、二酸化炭素、アルカンおよび炭素を反応器（３）に供給し、反応器（３）を熱分解が起こる温度まで加熱するステップを含む。一酸化炭素、水素およびメタンを含む燃料ガスが反応生成物として得られ、ガス容器に回収される。
【選択図】図１

Description

本発明は、二酸化炭素を燃料ガスに変換する方法に関する。

二酸化炭素の回収と利用は、気候変動の緩和に非常に重要である。大気中の二酸化炭素の割合は、１９７０年代の３２０ｐｐｍから現在の４２０ｐｐｍに増加し、化石燃料の大気中への排出が主な原因となっている。

そのため、二酸化炭素の回収および利用のための新しい方法が開発されてきたが、そのほとんどがまだ研究段階にある。

そのうち、方法の一つは、二酸化炭素を燃料ガスに変換することであるが、他の発電方法の２倍の費用がかかるため、経済的に有利ではない。

しかし、再生可能な合成燃料の利用可能性は、化石燃料への依存を減らすだけでなく、工業的または直接大気から利用可能な大量の二酸化炭素を得ることができるため、これらの燃料ガスの製造方法は、面白く、しかも扱いやすい。しかし、二酸化炭素分子は、化学的に不活性で非常に安定しており、その反応は、非常にエネルギーを消費する。

二酸化炭素を合成ガスに変換する方法には、生物学的または触媒的にメタンを生成するか、二酸化炭素と水素を合成ガスに変換してからフィッシャー・トロプシュ法で水素炭素を生成するなど、さまざまな方法がある。

しかしながら、これらの方法はすべて、例えば電気分解による水素の単独生成を必要とするという点で非常にエネルギーを消費し、またその実行には非常に費用がかかる。これまで、合成ガスを生産する生産プラントもエネルギーを消費する。

本発明の目的は、二酸化炭素から燃料ガスを生産する改良方法である。

本発明の二酸化炭素を燃料ガスに変換する方法は、二酸化炭素、アルカンおよび炭素を反応体として反応器に供給し、反応器を熱分解が起こる温度まで加熱することにより二酸化炭素を含む燃料ガスを得るステップを含む。一酸化炭素、水素およびメタンが反応生成物として得られる。

本発明の好ましい実施例は、従属請求項の特徴を有する。

そのため、熱分解に使用されるアルカンは、好ましくは、パラフィン炭化水素Ｃ_２８Ｈ_５８であるオクタコサンである。

そのため、かかる化合物は、入力として供給される二酸化炭素、オクタコサンおよび炭素、好ましくはバイオカーボン、および出力として得られる一酸化炭素、水素とメタンである：
ＣＯ_２＋（Ｃ_２８Ｈ_５８＋Ｃ）→ＣＯ＋Ｈ_２＋ＣＨ_４

反応器の加熱は、７００℃～１０００℃、好ましくは７００℃～８００℃の温度で行われる。

温度が４００℃程度まで上昇すると、反応物は、分解し始め、言い換えれば、二酸化炭素と、相応する割合のアルカンと炭素の混合物とが導入されると、ガス発生が始まり、すなわち二酸化炭素に対して、アルカンおよび炭素の含有量は、１．５～２％である。

該方法は、実験ではすでに採用されており、例えば、二酸化炭素（ＣＯ_２）のキログラムあたりに１０ｇのバイオカーボン（Ｃ）と５ｍＬのオクタコサン（Ｃ_２８Ｈ_５８）を加える。実施したテストでは、１０ｋｇのＣＯ_２から常圧において１時間で１０ｍ^３の燃料ガスが生成された。

使用した反応器は、電気抵抗が２ｋＷの鋳鉄容器、または別の加熱源を備えたグラファイト容器である。燃料ガス生産の回復は、圧力１ＭＰａの中間ガス容器で行われる。

メタン（ＣＨ_４）は、水素に比べて燃料として多くの利点を有し、且つ自動車燃料などの燃料として使用されているため、それに対して需要がある。メタンも水素（Ｈ_２）のように爆発性がなく、貯蔵も容易である。

メタンから得られる燃料ガスは、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ_２）およびメタン（ＣＨ_４）の混合物である。以下の条件を満たす場合、得られた燃料ガスから水素を分離することができる。

以下、本発明の方法の実施例を示す。
実施例

７００℃に加熱した反応器に、１時間当たり１０ｋｇの供給速度で、ボンベから二酸化炭素（ＣＯ_２）を供給する。

ミキサーによって、５０ｇの液体オクタコサンと１００ｇの炭素との混合物を調製する。オクタコサン（Ｃ_２８Ｈ_５８）５０ｇとバイオカーボン（Ｃ）１００ｇとの混合物を、容器からスクリューフィーダを介して同じ反応器に混合物として供給する。二酸化炭素の割合は、上記混合物１５ｇ当たり１ｋｇのＣＯ_２である。

１時間反応させた後、一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ_２）およびメタン（ＣＨ_４）を含む燃料ガスの反応生成物をガス容器に回収する。その後、電力を生成するため、例えば発電燃料ガスタービンに供給することができる。

回収時に、発生した燃料ガスは、燃焼し、反応温度によって火炎色が赤色から青色に変わる。ＣＯ_２は冷却作用があるため、反応温度は異なる可能性があるが、７００～８００℃の理想的な条件では、燃料ガスは純粋であり、火炎色が青に変わる。

火炎色は、ガスの純度に依存し、大量の塵を含む場合、赤みを帯び、少量の塵を含む場合、青色を呈する。

以下、本発明の実施例を参照しながら本発明の図面を記述する。

本発明の方法で使用される反応装置の概略図である。

図１は、本発明の方法で使用される反応装置の概略図である。

本発明の方法において、二酸化炭素（ＣＯ_２）を容器又はタンク１から、反応器間に熱分解反応が起こるには十分である７００℃を超えた温度に加熱する反応器３に供給することにより、二酸化炭素を燃料ガスに変換する。

アルカンＣ_ｎＨ_２ｎ＋２、好ましくはオクタコサン（Ｃ_２８Ｈ_５８）を、ミキサーを有する別の容器２からのバイオカーボン１０（Ｃ）と共に、同じ反応器３に混合添加する。

一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ_２）およびメタン（ＣＨ_４）を含む燃料ガスは反応生成物として得られ、ガス容器４に回収される。

本発明の好ましい実施例は、従属請求項の特徴を有する。

そのため、熱分解に使用されるアルカンは、固体パラフィン炭化水素Ｃ_２８Ｈ_５８であるオクタコサンであることが好ましい。

Claims

二酸化炭素を燃料ガスに変換する方法であって、二酸化炭素および炭素を反応器（３）に供給するステップを含み、前記反応器（３）を熱分解が起こる温度まで加熱することにより燃料ガスを生成し、一酸化炭素、水素およびメタンを含む反応生成物が得られ、前記方法は、アルカンを反応器（３）に供給するステップをさらに含むことを特徴とする、方法。
前記アルカンは、オクタコサンであり、且つ前記炭素は、バイオカーボンである、請求項１に記載の方法。
前記反応器を７００℃～１０００℃、好ましくは８００℃の温度に加熱する、請求項１または２に記載の方法。
前記二酸化炭素（ＣＯ_２）を、容器又はタンク（１）から反応器（３）に供給し、前記アルカンを、ミキサーを有する別の容器（２）からのバイオカーボン（Ｃ）と共に同じ反応器（３）に混合添加する請求項１～３のいずれか一項に記載の方法。