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、现有技术文献

10、专利文献

11、专利文献1：日本特表2016-511296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，这从防止地球暖化的观点考虑不是优选的。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。

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ft合成的原料进行再利用是非常有效的，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、至少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、将在二氧化碳电解工序中生成的电解气体供给至二氧化碳分离工序，从气化气体和电解气体中分离二氧化碳。

11、[2]根据[1]所述的合成燃料的制造方法，其中，还具有将水电解而生成氧和氢的水电解工序，将生成的氢供给至ft合成工序，将生成的氧供给至气化工序。

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。

13、[4]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，

14、对于已有的合成燃料的制造设备追加：

15、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，

16、将在二氧化碳电解装置中生成的电解气体供给至二氧化碳分离装置，从气化气体和电解气体中分离二氧化碳，

17、所述已有的合成燃料的制造设备具有：

18、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、

19、至少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

20、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。

21、[5]根据[4]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ft合成装置，将生成的氧供给至气化装置。

22、发明的效果

23、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ft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。

24、进而，优选将水进行电解而生成的氢供给至ft合成工序。由此，能够弥补ft合成工序中的原料气体中的氢的不足部分。该情况下，将水进行电解而生成的氢向ft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，ft合成工序中的原料气体的组成平衡变得合适。

25、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。

26、附图的简单说明

27、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。

28、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。

技术特征：

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、

2.根据权利要求1所述的合成燃料的制造方法，其中，还具有将水电解而生成氧和氢的水电解工序，将生成的氢供给至ft合成工序，将生成的氧供给至气化工序。

3.根据权利要求1或2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。

4.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，

5.根据权利要求4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ft合成装置，将生成的氧供给至气化装置。

技术总结通过合成燃料的制造方法，可减少二氧化碳向大气中的排放量，所述合成燃料的制造方法具有：使废料在高温下与氧和水反应而进行气化的气化工序G、从在工序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、通过费‑托合成由在工序S中生成的合成气体G2生成合成燃料的FT合成工序FT、和将在工序S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G3的二氧化碳电解工序E，将在二氧化碳电解工序E中生成的电解气体G3供给至二氧化碳分离工序S，从气化气体G1和电解气体G3中分离二氧化碳。技术研发人员：神山庆太受保护的技术使用者：东洋工程株式会社技术研发日：技术公布日：2024/3/4