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公開番号2024120582
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-05
出願番号2023027464
出願日2023-02-24
発明の名称一酸化炭素を含むガスを製造する方法、及び反応装置
出願人国立大学法人静岡大学
代理人個人,個人,個人
主分類C01B 32/40 20170101AFI20240829BHJP(無機化学)
要約【課題】一酸化炭素を生成する気相反応によって一酸化炭素を含むガスを製造する場合、より効率的に気相反応が進行することが望まれる。
【解決手段】一酸化炭素を生成する気相反応により、一酸化炭素を含む中間ガスを、気相反応の出発物質を含む原料ガスから形成することと、中間ガス中の一酸化炭素から固体炭素を生成させる固体炭素化反応を含む反応により、中間ガスから固体炭素を捕集することと、固体炭素が捕集された後の中間ガスを含むガス中で、気相反応により一酸化炭素を更に形成することとを含む、一酸化炭素を含むガスを製造する方法。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
一酸化炭素を生成する気相反応により、一酸化炭素を含む中間ガスを、前記気相反応の出発物質を含む原料ガスから形成することと、
前記中間ガスから固体炭素を析出させる固体炭素化反応を含む反応により、前記中間ガスから固体炭素を捕集することと、
前記固体炭素が捕集された後の前記中間ガスを含むガス中で、前記気相反応により一酸化炭素を更に形成することと、
を含む、
一酸化炭素を含むガスを製造する方法。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
第一反応管、及び、前記第一反応管内に設けられた前記気相反応を促進する第一触媒を備える第一反応部において、前記原料ガスから前記中間ガスが形成され、
第二反応管、及び、前記第二反応管内に設けられた前記固体炭素化反応を促進する第二触媒を備える第二反応部において、前記中間ガスから前記固体炭素が捕集され、
第三反応管、及び、前記第三反応管内に設けられた前記気相反応を促進する第三触媒を備え、前記第一反応部とは別に設けられた第三反応部において、前記固体炭素が捕集された後の前記中間ガスを含むガス中で一酸化炭素が更に形成される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記原料ガスが前記出発物質として炭化水素及び二酸化炭素を含み、前記気相反応が前記炭化水素のドライ改質反応を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記原料ガスが前記出発物質として二酸化炭素及び水素を含み、前記気相反応が逆水性ガスシフト反応を含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
第一反応管、及び、前記第一反応管内に設けられた、一酸化炭素を生成する気相反応を促進する第一触媒を備える第一反応部と、
第二反応管、及び、前記第二反応管内に設けられた、炭素源を含むガスから固体炭素を析出させる固体炭素化反応を促進する第二触媒を備える第二反応部と、
第三反応管、及び、前記第三反応管内に設けられた、前記気相反応を促進する第三触媒を備える第三反応部と、
を具備し、
前記第一反応部、前記第二反応部及び前記第三反応部が、前記第一反応部、前記第二反応部及び前記第三反応部の順に気体が流通するように設けられている、
反応装置。
【請求項６】
前記第一触媒及び前記第三触媒が、炭化水素のドライ改質反応を促進する触媒である、請求項５に記載の反応装置。
【請求項７】
前記第一触媒及び前記第三触媒が、逆水性ガスシフト反応を促進する触媒である、請求項５に記載の反応装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、一酸化炭素を含むガスを製造する方法、及び反応装置に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素の排出量削減等のために、炭化水素及び二酸化炭素を含む原料ガスから一酸化炭素を生成する反応と、それに続くガスからの固体炭素捕集とを組み合わせることが提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０２１／２３５４４３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一酸化炭素を生成する気相反応によって一酸化炭素を含むガスを製造する場合、より効率的に気相反応が進行することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示は少なくとも以下を含む。
［１］
一酸化炭素を生成する気相反応により、一酸化炭素を含む中間ガスを、前記気相反応の出発物質を含む原料ガスから形成することと、
前記中間ガスから固体炭素を析出させる固体炭素化反応を含む反応により、前記中間ガスから固体炭素を捕集することと、
前記固体炭素が捕集された後の前記中間ガスを含むガス中で、前記気相反応により一酸化炭素を更に形成することと、
を含む、
一酸化炭素を含むガスを製造する方法。
［２］
第一反応管、及び、前記第一反応管内に設けられた前記気相反応を促進する第一触媒を備える第一反応部において、前記原料ガスから前記中間ガスが形成され、
第二反応管、及び、前記第二反応管内に設けられた前記固体炭素化反応を促進する第二触媒を備える第二反応部において、前記中間ガスから前記固体炭素が捕集され、
第三反応管、及び、前記第三反応管内に設けられた前記気相反応を促進する第三触媒を備え、前記第一反応部とは別に設けられた第三反応部において、前記固体炭素が捕集された後の前記中間ガスを含むガス中で一酸化炭素が更に形成される、
［１］に記載の方法。
［３］
【０００６】
前記原料ガスが前記出発物質として炭化水素及び二酸化炭素を含み、前記気相反応が前記炭化水素のドライ改質反応を含む、［１］又は［２］に記載の方法。
［４］
前記原料ガスが前記出発物質として二酸化炭素及び水素を含み、前記気相反応が逆水性ガスシフト反応を含む、［１］又は［２］に記載の方法。
［５］
第一反応管、及び、前記第一反応管内に設けられた、一酸化炭素を生成する気相反応を促進する第一触媒を備える第一反応部と、
第二反応管、及び、前記第二反応管内に設けられた、炭素源を含むガスから固体炭素を析出させる固体炭素化反応を促進する第二触媒を備える第二反応部と、
第三反応管、及び、前記第三反応管内に設けられた、前記気相反応を促進する第三触媒を備える第三反応部と、
を具備し、
前記第一反応部、前記第二反応部及び前記第三反応部が、前記第一反応部、前記第二反応部及び前記第三反応部の順に気体が流通するように設けられている、
反応装置。
［６］
前記第一触媒及び前記第三触媒が、炭化水素のドライ改質反応を促進する触媒である、［５］に記載の反応装置。
［７］
前記第一触媒及び前記第三触媒が、逆水性ガスシフト反応を促進する触媒である、請求［５］に記載の反応装置。
【発明の効果】
【０００７】
一酸化炭素を生成する気相反応によって一酸化炭素を含むガスを製造する場合において、より効率的に気相反応が進行させることができる。一酸化炭素を生成する気相反応による出発物質の転化率が、気相反応の化学平衡に近い、又はこれを超える水準に到達し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
反応装置の例を示す模式図である。
ＣＨ
４
及びＣＯ
２
の転化率、及び生成ガスにおけるＨ
２
／ＣＯ（モル比）と温度との関係を示すグラフである。
ＣＨ
４
及びＣＯ
２
の転化率、及び生成ガスにおけるＨ
２
／ＣＯ（モル比）と温度との関係を示すグラフである。
ＣＯ
２
の転化率と温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明は以下の例に限定されない。
【００１０】
図１は、一酸化炭素を含むガスを製造することのできる反応装置の例を示す模式図である。図１に示される反応装置１００は、第一反応部１０と、第二反応部２０と、第三反応部３０と、これらに連結された配管４０とから主として構成される。第一反応部１０、第二反応部２０、第三反応部３０及び配管４０は、第一反応部１０、第二反応部２０及び第三反応部３０の順に気体が流通するように設けられている。配管４０上にバルブ５１、５２及び５３が配置されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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