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公開番号2025023128
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2024208575,2021076157
出願日2024-11-29,2021-04-28
発明の名称含酸素炭化水素類製造システム、その製造方法及び運転方法
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人個人,個人
主分類C07C 45/32 20060101AFI20250206BHJP(有機化学)
要約【課題】水と二酸化炭素を原料として含酸素炭化水素類を合成する含酸素炭化水素類製造システムとして、含酸素炭化水素類合成に必要な水素及び一酸化炭素を確保して含酸素炭化水素類を製造することができる含酸素炭化水素類製造システムを提供する。
【解決手段】電解反応部10と逆水性ガスシフト反応部20と含酸素炭化水素類合成反応部40とを少なくとも有し、電解反応部10で発生する酸素を含酸素炭化水素類合成反応部40が備える脱水素工程に利用する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
少なくとも水と二酸化炭素から含酸素炭化水素類を製造する含酸素炭化水素類製造システムであって、
電解反応部と逆水性ガスシフト反応部と含酸素炭化水素類合成反応部とを少なくとも有し、
前記電解反応部で発生する酸素を前記含酸素炭化水素類合成反応部が備える脱水素工程に利用する含酸素炭化水素類製造システム。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記電解反応部で発生する水素と酸素とを分離するセパレータを備え、
前記セパレータで分離された水素が前記逆水性ガスシフト反応部に供給され、
前記セパレータで分離された酸素が前記脱水素工程に供給される請求項１に記載の含酸素炭化水素類製造システム。
【請求項３】
前記電解反応部が、支持体の上に電極層と電解質層と対極電極層が少なくとも形成された電解セルを有し、
前記支持体が、前記電極層で発生する水素と前記対極電極層で発生する酸素を分離する形態で、前記セパレータとして働く請求項２に記載の含酸素炭化水素類製造システム。
【請求項４】
前記電解反応部において、水の電解反応が行われる請求項１～３の何れか一項に記載の含酸素炭化水素類製造システム。
【請求項５】
前記電解反応部において、水と二酸化炭素の共電解反応が行われる請求項１～３の何れか一項に記載の含酸素炭化水素類製造システム。
【請求項６】
前記逆水性ガスシフト反応部が、金属酸化物と活性金属成分とを少なくとも含む逆水性ガスシフト触媒を有する請求項１～５の何れか一項に記載の含酸素炭化水素類製造システム。
【請求項７】
前記含酸素炭化水素類合成反応部が、金属酸化物と活性金属成分とを少なくとも含む含酸素炭化水素類合成触媒を有する請求項１～６の何れか一項に記載の含酸素炭化水素類製
造システム。
【請求項８】
前記電解反応部が、支持体の上に電極層と電解質層と対極電極層が少なくとも形成された電解セルを有する請求項１～７の何れか一項に記載の含酸素炭化水素類製造システム。
【請求項９】
前記支持体が金属である請求項８に記載の含酸素炭化水素類製造システム。
【請求項１０】
請求項１～９の何れか一項に記載の含酸素炭化水素類製造システムの製造方法であって、金属酸化物担体に活性金属成分を含浸担持する含浸担持工程を経て得られる含浸担持物を前記逆水性ガスシフト反応部に配置する含酸素炭化水素類製造システムの製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも水と二酸化炭素からメタノールなどの含酸素炭化水素類を製造する含酸素炭化水素類製造システムに関するとともに、この含酸素炭化水素類製造システムの製造方法及び運転方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
この種の含酸素炭化水素類製造システムが特許文献１又は２に開示されている。
特許文献１に開示のシステムは、水蒸気と二酸化炭素の電気的還元を行う固体酸化物形電解装置を具備した合成ガス発生器と、合成ガス発生器で発生した合成ガスを用いてメタノール等の燃料の合成を行う燃料合成器とを備え、合成ガス発生器から燃料合成器に合成ガスを供給するための供給路から分岐し、発生した合成ガスの一部を任意の流量、割合で合成ガス発生器の入り口に循環させる機構を具備するシステムが開示されている。
【０００３】
一方、特許文献２に開示のシステムは、高温で水蒸気を電気分解して水素を生成する水蒸気電解装置と、高温で二酸化炭素を電気分解して一酸化炭素を生成する二酸化炭素電解装置と、それらで生成された水素と一酸化炭素を用いてメタノール合成を行うメタノール合成装置とを備えるシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１４－１５２２１９号公報
特開２０１７－１７８８１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、水蒸気と二酸化炭素を共に電気分解して水素と一酸化炭素（ＣＯ）を得る、所謂共電解を行う電解反応部が開示されているが、その電解反応部から得られる合成ガス（水素とＣＯの混合ガス）の組成が、例えばメタノール合成に適した組成に成り難いため、電解反応部の出口ガスを電解反応部の入口に循環させる構成としている。なお、具体的にどのような条件で電解反応部の出口ガスを電解反応部の入口に循環させれば良いのか記載は無い。
【０００６】
特許文献２では、水蒸気を電気分解して水素を得る電解反応部と、二酸化炭素を電気分解して一酸化炭素（ＣＯ）を得る電解反応部とを個別に備え、それぞれで得られた水素とＣＯを混合してメタノール合成を行う構成としている。
【０００７】
このように、メタノールなどの含酸素炭化水素を製造するために必要な水素とＣＯの混合ガスを電解反応によって得ようとする場合、水素とＣＯの比率を調整することが難しいため、電解反応部を２つに分けたり、電解反応ガスを循環させる構成にしたりするなどの対策が必要となり、システムのコストが高くなり、また、システムが大型化するという課題があった。
【０００８】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、水と二酸化炭素を原料として含酸素炭化水素類を合成する含酸素炭化水素類製造システムにおいて、簡便な方法で含酸素炭化水素類合成に必要な水素及び一酸化炭素を確保して含酸素炭化水素類を製造することができるコンパクトで高効率かつ低コストな含酸素炭化水素類製造システムを得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１特徴構成は、
少なくとも水と二酸化炭素から含酸素炭化水素類を製造する含酸素炭化水素類製造システムであって、電解反応部と逆水性ガスシフト反応部と含酸素炭化水素類合成反応部とを少なくとも有する点にある。
【００１０】
この含酸素炭化水素類製造システムでは、電解反応部、逆水性ガスシフト反応部及び含酸素炭化水素類合成反応部を設ける。この構成において、各部位の空間的な位置関係を問うものではないが、少なくともこれらの部位間を移流するガスに関して、電解反応部で分解されたガスが逆水性ガスシフト反応部に移流し、この部位での反応を経て得られる水素及び一酸化炭素が含酸素炭化水素類合成反応部に移流し、メタノールやジメチルエーテル（ＤＭＥ）などの含酸素炭化水素類が合成されればよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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