合成燃料的制造方法与流程

本发明涉及由生物质等的废料制造saf(sustainable aviation fuel)、柴油机燃料等合成燃料的方法，更详细地，涉及能够减少在使废料、氧和水在高温下反应而将废料气化时生成的二氧化碳向大气中的排放量的合成燃料的制造方法。

背景技术：

1、以往，已知下述这样的技术：使木质生物质、msw(municipal solid waste、都市垃圾)等的废料、氧和水在气化炉中于高温进行反应，将废料气化，由其所得的一氧化碳和氢、利用费-托(ft)合成来制造合成燃料。

2、图2是表示以往的合成燃料的制造方法的工序流程的一个例子的图。该图2所示的方法包含：使木质生物质、msw等的废料3、氧和水4在高温下反应而将废料气化，生成包含二氧化碳、一氧化碳和氢的气化气体g1的气化工序g、从在气化工序g中生成的气化气体g1中分离二氧化碳的二氧化碳分离工序s、和使用在二氧化碳分离工序s中分离出二氧化碳后的合成气体g2(包含一氧化碳和氢的气体)进行ft合成而生成合成燃料的ft合成工序ft。在该以往的方法中，在二氧化碳分离工序s中分离出的二氧化碳通常被排放到大气中。

3、应予说明，作为将二氧化碳设为原料之一的合成燃料的制造方法，例如有在专利文献1中记载的方法。在该专利文献1中，公开了通过将二氧化碳和水在合成气体生成单元(固体氧化物电解槽单元)中进行共电解，转换成一氧化碳和氢，接着将其在催化反应器中转换成烃燃料的工艺。

4、利用ft合成由生物质等的废料制造saf等的合成燃料时的主要反应用以下的反应式表示。

5、cphq+ph2o→pco+(p+(q/2))h2   (1)

6、co+h2o←→co2+h2   (2)

7、nco+(2n+1)h2→cnh2n+2+nh2o   (3)

8、以上的反应式(1)表示通过将废料进行部分燃烧或水蒸气气化而生成一氧化碳(co)和氢气(h2)的反应。而且，反应式(3)表示由一氧化碳(co)和氢气(h2)生成合成燃料(cnh2n+2)的反应，氢气(h2)的使用量相对于一氧化碳(co)的使用量(n)为2倍以上(2n+1)。另一方面，如反应式(2)所示的那样，在一氧化碳和水(co+h2o)与二氧化碳和氢气(co2+h2)之间产生变换反应。作为其结果，一氧化碳(co)的生成量多时，氢气(h2)的生成量变少，相反，氢气(h2)的生成量多时，一氧化碳(co)的生成量变少。因此，将氢气(h2)的生成量增加至一氧化碳的生成量的2倍以上时，相应程度的一氧化碳(co)的生成量减少。而且，排放到大气中的二氧化碳(co2)的生成量增加。

9、另外，在专利文献2中，公开了使用可再生能源来生成氢，利用生成的氢、和从废气中回收的二氧化碳来合成甲醇，将该甲醇转换为汽油的工艺。

10、另外，在专利文献3中，公开了由使生物质气化而产生的生成气体制造甲醇的方法。在该方法中，供给将水电解而产生的氢气，以使氢气的量相对于生成气体中的一氧化碳的量成为2倍以上。

11、现有技术文献

12、专利文献

13、专利文献1：日本特表2016-511296号公报

14、专利文献2：美国专利公开2009/0289227号公报

15、专利文献3：日本特开2002-193858号公报

技术实现思路

1、发明要解决的课题

2、在图2所示的以往的方法中，在二氧化碳分离工序s中分离的二氧化碳通常被排放到大气中。然而，将作为温室效应气体之一的二氧化碳大量排放到大气中从防止地球暖化的观点考虑是不优选的。因此，本发明人为了减少二氧化碳向大气中的排放量，对于二氧化碳的有效再利用方法进行了研究。

3、即，本发明的目的在于提供能够减少二氧化碳向大气中的排放量的合成燃料的制造方法。进而，本发明的其他目的在于提供与合成燃料一起还同时制造甲醇或汽油的方法。

4、用于解决课题的方案

5、本发明人为了实现上述目的而进行了努力研究，结果发现：对于图2所示的以往的方法，组合二氧化碳电解工序等的工序、将通过电解生成的一氧化碳作为甲醇合成的原料进行再利用、进而优选由该甲醇合成汽油是非常有效的，从而完成本发明。即，本发明包含以下的各方式。

6、[1]合成燃料的制造方法，其具有：使废料、氧和水在高温下反应而将废料气化，生成包含二氧化碳、一氧化碳和氢的气化气体的气化工序、

7、从在气化工序中生成的气化气体中分离二氧化碳的二氧化碳分离工序、和

8、通过费-托合成由在二氧化碳分离工序中分离出二氧化碳后的合成气体生成合成燃料的ft合成工序，

9、该制造方法的特征在于，还具有：将在二氧化碳分离工序中分离的二氧化碳进行电解，生成包含一氧化碳和二氧化碳的电解气体的二氧化碳电解工序、和

10、使在二氧化碳电解工序中生成的电解气体与氢反应而生成甲醇的甲醇合成工序。

11、[2]根据[1]所述的合成燃料的制造方法，其中，还具有通过mtg法由在甲醇合成工序中生成的甲醇制造汽油的汽油制造工序。

12、[3]根据[1]或[2]所述的合成燃料的制造方法，其中，还具有将水进行电解而生成氧和氢的水电解工序，将生成的氢供给至甲醇合成工序，将生成的氧供给至气化工序。

13、[4]根据[1]～[3]中任一项所述的合成燃料的制造方法，其中，还具有从空气中分离氧的氧分离工序，将分离的氧供给至气化工序。

14、[5]合成燃料的制造设备的改良方法，其是用于减少在已有的合成燃料的制造设备的装置中产生的二氧化碳向大气中的排放量的改良方法，其特征在于，

15、对于已有的合成燃料的制造设备追加：

16、将在二氧化碳分离装置中分离的二氧化碳进行电解而生成包含一氧化碳和二氧化碳的电解气体的二氧化碳电解装置、和

17、使在二氧化碳电解装置中生成的电解气体与氢反应而生成甲醇的甲醇合成装置，

18、所述已有的合成燃料的制造设备具有：

19、使废料、氧和水在高温下进行反应而将废料气化，生成包含二氧化碳、一氧化碳和氢的气化气体的气化装置、

20、从在气化装置中生成的气化气体中分离二氧化碳的二氧化碳分离装置，和

21、通过费-托合成由在二氧化碳分离装置中分离出二氧化碳后的合成气体生成合成燃料的ft合成装置。

22、[6]根据[5]所述的合成燃料的制造设备的改良方法，其中，还追加通过mtg法由在甲醇合成装置中生成的甲醇制造汽油的汽油制造装置。

23、[7]根据[5]或[6]所述的合成燃料的制造设备的改良方法，其中，还追加将水进行电解而生成氧和氢的水电解装置，将生成的氢供给至甲醇合成装置，将生成的氧供给至气化装置。

24、发明的效果

25、在本发明中，将在以往的方法中排放到大气中的二氧化碳的一部分在二氧化碳电解工序中还原成一氧化碳，将其作为甲醇合成的原料再利用，因此能够减少向大气中的二氧化碳排放量。

26、进而，优选将水进行电解而生成的氢供给至甲醇合成工序。由此，能够弥补甲醇合成中的原料气体中的氢。该情况下，将水进行电解而生成的氢向甲醇合成工序中供给的摩尔量优选为电解气体中的一氧化碳的摩尔量的2倍以上。由此，甲醇合成工序中的原料气体的组成平衡变得合适。

27、进而，还优选将水进行电解而生成的氧供给至气化工序。通过将该氧用于废料的气化，能够降低氧分离工序的负荷。

28、附图的简单说明

29、图1是表示本发明的合成燃料的制造方法的工序流程的一个例子的图。

30、图2是表示以往的合成燃料的制造方法的工序流程的一个例子的图。