JP4551062B2 - 炭酸ジメチルの製造方法及び製造装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭酸ジメチルの製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、炭酸ジメチルは、例えば下記の従来法１、従来法２により製造されている。
（従来法１）
図５は、スチームリフォーマ方式を用いた従来法１を説明する図である。なお、図５中の各ライン等に記載された数値は、プラント内に導入あるいは受渡しされる炭素（Ｃ）数を示す。
まず、スチーム等を含む天然ガスをスチームリフォーマ１で吸熱反応を起こさせることにより水蒸気改質させて、ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２からなる合成ガスとし、これを原料としてメタノール合成装置２でメタノール（ＭｅＯＨ）を合成する。
このとき、スチームリフォーマ１及び図示しないボイラーの燃焼排ガスから大量のＣＯ２が排出される。次に、合成したメタノールを炭酸ジメチル（ＤＭＣ）合成場所に輸送して、このＤＭＣに一酸化炭素（ＣＯ）及び酸素（Ｏ２）を加えて、炭酸ジメチルを製造する。
【０００３】
従来法１の場合、例えば炭素数３００に相当する天然ガスを用いると、炭素数２００に相当するＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２を含む合成ガスがメタノール合成に使用され、炭素数１００に相当するＣＯ２がスチームリフォーマ１及びボイラーの燃焼排ガスとして排出され、これはメタノール合成系からの未反応のＣＯ２（炭素数１０）と合わせて炭素数１１０のＣＯ２が排出される。また、別なＤＭＣ合成場所では、炭素数１９０のメタノールがＣＯ，Ｏ２とともにＤＭＣ合成に使用され、最終的に炭素数９５×３のＤＭＣが製造される。従来法１では、下記の反応によりメタノールからＤＭＣが製造される。
【０００４】
ＣＯ＋（１／２）Ｏ２＋２ＣＨ３ＯＨ →ＣＨ３ＯＣＯＯＣＨ３＋Ｈ２Ｏ
（従来法２）
図６は、スチームリフォーマ＋部分酸化方式による従来法２を説明する図である。従来法２は、従来法１と比べ、メタノール合成装置２の上流側に部分酸化炉３を配置し、メタノールの合成に部分酸化炉３による部分酸化を行うことを特徴とする。
【０００５】
また、従来、炭酸ジメチルの具体的な製造方法としては、例えば、アルカリ金属塩及びヨウ化メチルの存在下で、ジメチルエーテルと二酸化炭素を反応させることで炭酸ジメチルを製造することにより触媒の活性を損なわないようにした技術が知られている（特開平１１−８００９６号公報）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−８００９６号公報（第２頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来法では、メタノールの製造に際しては、天然ガスを水蒸気改質に必要な熱量を外熱式バーナにより与えており、また図示しないボイラーの排ガスと合わせて、ＣＯ２を大量に排出しており、環境の点で問題があった。また、メタノールとＤＭＣは別別な場所で製造しているので、ＤＭＣの製造に際しては合成したメタノールを車等によりＤＭＣ製造場所に輸送しなければならず、作業性が劣るという問題があつた。
【０００８】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、スチームリフォーマ及びボイラーの燃焼排気ガス中から二酸化炭素を回収し、その一部をスチームリフォーマの原料として用いてメタノール合成に供するとともに、他の二酸化炭素を生成メタノールの一部と反応させて炭酸ジメチルの合成を行うことにより、従来排出していたＣＯ２をスチームリフォーマに戻すとともにＤＭＣの製造に有効に利用し、メタノール及びＤＭＣ製造のための装置を簡略化しえる炭酸ジメチルの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願第１の発明は、原料炭化水素と水蒸気とを外部加熱方式の改質器に供給して水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を主成分とする合成ガスを合成し、さらに該合成ガスを触媒上で反応させてメタノールを合成し、該メタノールに二酸化炭素を加えて炭酸ジメチルを製造する方法において、前記改質器の反応管を加熱するための燃焼輻射部より排出される燃焼排ガスの中の二酸化炭素を回収し、回収した該二酸化炭素の一部を前記原料炭化水素に混入してメタノールを合成し、前記二酸化炭素の残りの全部又は一部を前記合成したメタノールに加えて、炭酸ジメチルを合成し、前記合成されたメタノールはその一部が前記炭酸ジメチル合成に用いられ、一部はメタノールのまま残され、メタノールと炭酸ジメチルとが併産されることを特徴とする炭酸ジメチルの製造方法である。
【００１０】
本願第２の発明は、水蒸気改質用反応管と該反応管の周囲に配置された燃焼輻射部とを備え、原料炭化水素及び水蒸気を供給して一酸化炭素及び二酸化炭素を含む合成ガスを合成する外部加熱方式の改質器と、前記合成ガスを触媒上で反応させてメタノールを合成するメタノール合成手段と、合成されたメタノールに二酸化炭素を加えて炭酸ジメチルを製造する炭酸ジメチル製造手段とを具備する炭酸ジメチルの製造装置において、前記改質器の燃焼輻射部より排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、回収した二酸化炭素の一部を前記原料炭化水素に混入してメタノールを合成に使用するための回収二酸化炭素の原料炭化水素への混入手段と、前記二酸化炭素の残りの全部又は一部を前記合成したメタノールに加えて炭酸ジメチルを合成するための回収二酸化炭素のメタノールへの混入手段とを具備し、前記メタノール合成手段は、メタノールを系外へ送出する系外送出手段と、メタノールを前記炭酸ジメチル合成手段へ送出する系内送出手段とを具備することを特徴とする炭酸ジメチルの製造装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明は、従来スチームリフォーマ及びボイラーで排出されていた燃焼排ガス中のＣＯ２に注目するとともに、従来独立した２系統でメタノール、炭酸ジメチルを製造していたことに注目してなされたものである。即ち、本発明では、ＣＯ２を全て回収してその一部をスチームリフォーマへ戻すとともに炭酸ジメチル合成用に利用することによりＣＯ２の有効利用を図り、かつ炭酸ジメチルがメタノールをベースとして合成されることを利用して１系統でメタノール、炭酸ジメチルの生産を行うものであり、合成されたメタノールの一部が前記炭酸ジメチル合成に用いられ、一部はメタノールのまま残され、メタノールと炭酸ジメチルとが併産される。
【００１２】
本発明においては、請求項２に記載のように、前記合成した合成ガスを部分酸化炉により部分酸化してから触媒上でメタノールを合成することが好ましい。こうした処理を行えば、回収するＣＯ２量に対応して部分酸化炉に導入する酸素の量を削減することができる。
【００１３】
本発明においては、請求項３に記載のように、前記メタノール合成及び前記炭酸ジメチル合成に用いる二酸化炭素を、前記改質器の反応管を加熱するための燃料輻射部より排出される燃焼排ガス中から回収した二酸化炭素、及び前記合成ガスの合成に使用する水蒸気を製造するためのボイラーあるいは前記二酸化炭素を圧縮するための圧縮機用スチームタービンに用いるスチームを製造するためのボイラー、即ち系内にあるボイラーから排出される燃焼排ガスから回収した二酸化炭素とすることが好ましい。そうすることにより、系内の該ボイラーから排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を価値あるものとして系内で有効に使用することができ、しかも該二酸化炭素の大気中への放出量が大幅に低減されるため、地球温暖化防止上の観点から地球環境保全にも大きく寄与できる。
【００１６】
本発明においては、請求項４に記載のように、メタノールと炭酸ジメチルの生産比率を適宜変えて生産することができる。従って、需要に応じてメタノール、炭酸ジメチルの生産量を調整することができる。
【００１７】
本発明に係る炭酸ジメチルの製造装置においては、請求項５に記載のように、メタノール合成手段は、メタノールを系外へ送出する系外送出手段と、メタノールを前記炭酸ジメチル合成手段へ送出する系内送出手段とを具備する。また、請求項６に記載のように、系内のボイラーから排出される燃焼排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、前記ボイラーから排出される燃焼排ガスから回収した二酸化炭素を、前記メタノール合成及び前記炭酸ジメチル合成に用いるために供給する二酸化炭素供給手段を更に具備することが好ましい。
【００２０】
本発明によれば、以下のような利点を有する。
（１）従来排出していたＣＯ２を全て回収し、その一部をスチームリフォーマ１１へ戻すとともに、残りのＣＯ２をＤＭＣの製造に利用するので、ＣＯ２を有効に利用することができ、ＤＭＣに占める原料コストを削減できる。
（２）ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２他オフガス中のＨ２をメタノール合成の原料として使用することができるので、オフガスを有効に利用することができる。
【００２１】
（３）従来のようにメタノールとＤＭＣを別別の場所で２つのプラントで製造するのではなく、１箇所で１つのプラントでメタノールとＤＭＣの製造が可能となるので、ＤＭＣの製造に際してその原料となるメタノールを車等で輸送する必要がないとともに、メタノールを保管するためのタンク等が不要となる。従って、最少の配管でメタノール及びＤＭＣ製造のための装置を作ることができ、装置を簡略化することができる。
【００２２】
（４）ＤＭＣ合成の際に使用するメタノールの量を調整することにより、メタノール、ＤＭＣの生産量を需要に応じて適宜設定することができる。
（５）酸素吹き部分酸化炉を用いれば、回収するＣＯ２量に対応して部分酸化炉に導入する酸素量を削減することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例に係る炭酸ジメチルの製造方法及び本発明に係り本発明者が検討した検討例について図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１を参照する。本実施例１はスチームリフォーマ方式でＤＭＣとメタノールを併産する例を示す。なお、図１中の各ライン等に記載された数値は、プラント内に導入される、あるいはプロセス内の各工程間で授受される炭素（Ｃ）数を示す。
【００２４】
外部加熱方式のスチームリフォーマ（改質器）１０は、例えば内部にニッケル系触媒が充填された水蒸気改質用反応管１１と、この反応管１１の周囲に配置された燃焼輻射部１２と、対流部１３とを備えている。この対流部１３には、二酸化炭素（ＣＯ２）回収装置１４、煙突２１が接続されている。なお、図中の符番２２はバーナー（燃焼器）を示す。
【００２５】
まず、スチームによりメタン等を含む天然ガスをスチームリフォーマ１０で吸熱反応を起こさせることにより水蒸気改質させて、ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２からなる合成ガスとし、これを原料としてメタノール（ＭｅＯＨ）を合成する。このとき、スチームリフォーマ１０及び図示しないボイラーの燃焼排ガスから大量のＣＯ２が排出されるが、ここで、全てのＣＯ２を回収し、その一部を第１のコンプレッサー１５により配管１６を通してスチームリフォーマ１０に戻し、残りのＣＯ２を第２のコンプレッサー１７により配管１８を通してＤＭＣ合成に使用する。
一方、合成したメタノール及び配管１８を通して送られるＣＯ２により、炭酸ジメチルの製造に供する。
【００２６】
実施例１の場合、例えば炭素数３００に相当する天然ガスを用いると、炭素数２２０に相当するＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２等を含む合成ガスからメタノール合成に使用する一方、炭素数１００に相当する天然ガスがバーナー２２で燃焼され、燃焼排ガスとなる。ＣＯ２回収装置１４で回収したＣＯ２のうち、炭素数２０に相当するＣＯ２をスチームリフォーマ１０に戻し、炭素数９０に相当するＣＯ２をＤＭＣ合成に使用する。また、合成した炭素数２１０に相当するメタノールの内１８０をＤＭＣの合成に使用し、３０はメタノールそのものとして得る。炭素数１０に相当するＣＯ２は排ガスＣＯ２と合わせてトータル１１０に相当するＣＯ２を回収する。そして、炭素数１８０に相当するメタノールと前述した炭素数９０に相当するＣＯ２をＤＭＣ合成に用い、その結果として炭素数９０×３に相当するＤＭＣと炭素数３０に相当するメタノールを併産する。上記実施例１の場合のスチームリフォーミング反応（合成ガス製造反応）メタノール、ＤＭＣ製造の際の反応式は下記の通りである。
【００２７】
スチームリフォーミング反応
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２
ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４Ｈ２
メタノール合成反応
ＣＯ＋２Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
ＤＭＣ合成反応
２ＣＨ３ＯＨ＋ＣＯ２→ＣＨ３ＯＣＯＯＣＨ３＋Ｈ２Ｏ
上記実施例１に係る炭酸ジメチルの製造装置は、図１に示すように、水蒸気改質用反応管１１と該反応管１１の周囲に配置された燃焼輻射部１２と対流部１３とを備えたスチームリフォーム１０を備え、一酸化炭素及び二酸化炭素を主成分とする合成ガスを触媒上で反応させてメタノールを合成するメタノール合成手段と、合成されたメタノールに二酸化炭素を加えて炭酸ジメチルを製造する炭酸ジメチル製造手段と、前記改質器１０の対流部１３に接続され，燃焼輻射部１２より排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置１４と、回収した二酸化炭素の一部を前記原料ガスに混入してメタノールを合成に使用するための回収二酸化炭素の原料ガスへの混入手段と、前記二酸化炭素の残りの全部又は一部を前記合成したメタノールに加えて炭酸ジメチルを合成するための回収二酸化炭素のメタノールへの混入手段とを具備した構成となっている。
【００２８】
上記実施例１によれば、下記に述べる効果を有する。
（１）従来排出していたＣＯ２を全て回収し、その一部をスチームリフォーマ１１へ戻すとともに、残りのＣＯ２をＤＭＣの製造に利用するので、ＣＯ２を有効に利用することができ、ＤＭＣに占める原料コストを削減できる。
【００２９】
（２）従来のようにメタノールとＤＭＣを別別の場所で２つのプラントで製造するのではなく、１箇所で１つのプラントでメタノールとＤＭＣの製造が可能となるので、ＤＭＣの製造に際してその原料となるメタノールを車等で輸送する必要がないとともに、メタノールを保管するためのタンク等が不要となる。従って、最少の配管でメタノール及びＤＭＣ製造のための装置を作ることができ、装置を簡略化することができる。
【００３０】
（３）ＤＭＣ合成の際に使用するメタノールの量を調整することにより、メタノール、ＤＭＣの生産量を需要に応じて適宜設定することができる。
【００３１】
（実施例２）
図２を参照する。本実施例２はスチームリフォーマと部分酸化方式によりＤＭＣとメタノールを併産する例を示す。なお、図２中の各ライン等に記載された数値は、プラント内で授受されるの炭素（Ｃ）数を示す。また、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
【００３２】
図中の符番１９は、図示しないメタノール合成用装置の上流側に配置された酸素吹き部分酸化炉を示す。まず、スチームによりメタン等の天然ガスをスチームリフォーマ１０で吸熱反応を起こさせることにより水蒸気改質させた後、前記スチームとＯ２を用いて部分酸化炉１９で部分酸化を得た合成ガスを原料として、メタノール（ＭｅＯＨ）を合成する。このとき、スチームリフォーマ１０及び図示しないボイラーの燃焼排ガスから大量のＣＯ２が排出されるが、ここで、全てのＣＯ２を回収し、その一部を第１のコンプレッサー１５により配管１６を通してスチームリフォーマ１０に戻し、残りのＣＯ２を第２のコンプレッサー１７により配管１８を通してＤＭＣ合成に使用する。また、合成したメタノール及び配管１８を通して送られるＣＯ２により、炭酸ジメチルを製造する。
【００３３】
実施例２の場合、例えば炭素数３００に相当する天然ガスを用いると、部分酸化炉１９を経た炭素数２２０に相当する合成ガスからＨ２をメタノール合成に使用するとともに、炭素数９０に相当する天然ガスがバーナー２２で燃焼され燃焼排ガスとなる。ＣＯ２回集装置１４で回収したＣＯ２のうち、炭素数１０に相当するＣＯ２をスチームリフォーマ１０に戻し、炭素数９０に相当するＣＯ２をＤＭＣ合成に使用する。また、合成したメタノールのうち、炭素数２１０に相当するメタノールをＤＭＣの合成とメタノールそのものの回収のために使用し、炭素数１０に相当するＣＯ２を回収のために使用する。そして、炭素数１８０に相当するメタノールと前述した炭素数９０に相当するＣＯ２をＤＭＣ合成に用い、その結果として炭素数９０×３に相当するＤＭＣと炭素数３０に相当するメタノールを併産する。
【００３４】
上記実施例２によれば、上記実施例１による効果（１）、（２）、（３）の他、次の効果を有する。即ち、部分酸化炉１９により部分酸化を行うので、後述する表１に示すように、部分酸化必要酸素量を従来法２における酸素量を１００とした場合に比べ９０と減少できる。従って、部分酸化炉１９に導入する酸素量を削減することができる。
【００３５】
（検討例１）
図３を参照する。本検討例１はスチームリフォーマ方式でＤＭＣのみを生産する例を示す。なお、図３中の各ライン等に記載された数値は、プラント内の各工程で授受される炭素（Ｃ）数を示す。また、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
【００３６】
まず、スチームによりメタン等を含む天然ガスをスチームリフォーマ１０で吸熱反応を起こさせることにより水蒸気改質させて合成ガスとし、これを原料としたメタノール（ＭｅＯＨ）を合成する。このとき、スチームリフォーマ１０及び図示しないボイラーの燃焼排ガスから大量のＣＯ２が排出されるが、ここで、全てのＣＯ２を回収し、その一部を第１のコンプレッサー１５により配管１６を通してスチームリフォーマ１１に戻し、残りのＣＯ２を第２のコンプレッサー１７により配管１８を通してＤＭＣ合成に使用する。一方、合成した全てのメタノールと、配管１８を通して送られるＣＯ２及び配管２０を通して外部から入手したＣＯ２より、ＤＭＣを製造する。
【００３７】
検討例１の場合、例えば炭素数３００に相当する天然ガスを用いると、炭素数２２０に相当するＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２を含む合成ガスをメタノール合成に使用するとともに、炭素数１００に相当する天然ガスがバーナー２２で燃焼され燃焼排ガスとなる。ＣＯ２回集装置１４で回収したＣＯ２のうち、炭素数２０に相当するＣＯ２をスチームリフォーマ１０に戻し、炭素数９０に相当するＣＯ２をＤＭＣ合成に使用する。また、合成したメタノールのうち、炭素数２１０に相当するメタノールと前述した炭素数９０に相当するＣＯ２と炭素数１５に相当する外部からのＣＯ２をＤＭＣ合成に用い、その結果として炭素数１０５×３に相当するＤＭＣを生産する。
【００３８】
上記検討例１によれば、実施例１に記載された効果（１）、（２）の他、他のプラント等で排出される余剰のＣＯ２を受け入れて有効に利用することができるという効果を有する。
【００３９】
（検討例２）
図４を参照する。本検討例２はスチームリフォーマと部分酸化方式でＤＭＣのみを生産する例を示す。なお、図４中の各ライン等に記載された数値は、プラントの炭素（Ｃ）数を示す。また、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
【００４０】
まず、スチームによりメタン等を含む天然ガスをスチームリフォーマ１０で吸熱反応を起こさせることにより水蒸気改質させた後、前記スチームとＯ２を用いて部分酸化炉１９で部分酸化を経て合成ガスとし、これを原料としてメタノール（ＭｅＯＨ）を合成する。このとき、スチームリフォーマ１０及び図示しないボイラーの燃焼排ガスから大量のＣＯ２が排出されるが、ここで、全てのＣＯ２を回収し、その一部を第１のコンプレッサー１５により配管１６を通してスチームリフォーマ１０に戻し、ＣＯ２の残りを第２のコンプレッサー１７により配管１８を通してＤＭＣ合成に使用する。また、合成したメタノール及び配管１８を通して送られるＣＯ２により、ＤＭＣを製造する。
【００４１】
検討例２の場合、例えば炭素数３００に相当する天然ガスを用いると、部分酸化炉１９を経た炭素数２２０に相当する合成ガスからＨ２をメタノール合成に使用するとともに、炭素数９０に相当する燃焼排ガスからＣＯ２を回収する。そして、回収したＣＯ２のうち、炭素数１０に相当するＣＯ２をスチームリフォーマ１０に戻し、炭素数９０に相当するＣＯ２をＤＭＣ合成に使用する。合成したメタノールのうち、炭素数２１０に相当するメタノールと前述した炭素数９０に相当するＣＯ ２ 及び外部からのＣＯ２をＤＭＣ合成に用い、その結果として炭素数１０５×３に相当するＤＭＣを生産する。
【００４２】
上記検討例２によれば、実施例１に記載された効果（１）、（２）の他、他のプラント等で排出される余剰のＣＯ２を受け入れて有効に利用することができるという効果を有する。また、部分酸化炉１９により部分酸化を行うので、後述する表１に示すように部分酸化必要酸素量を従来法の１００と比べて９０と減少できる。従って、部分酸化炉１９に導入する酸素量を削減することができる。
【００４３】
下記表１は、従来法（１）、（２）及び実施例１、２ならびに検討例１、２における排出ＣＯ２量，ＣＯ２／ＤＭＣ（モル比）と部分酸化必要酸素量を列挙したものである。なお、表１において、ＣＯ２／ＤＭＣ（モル比）は、製品ＤＭＣ１モル当たりの排出ＣＯ２量を示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
表１に示すように、次のことが明らかになった。
（１）ＣＯ２／ＤＭＣ（モル比）は、従来法１の場合はＣＯ２／ＤＭＣ＝１１０／９５≒１．１６、従来法２の場合はＣＯ２／ＤＭＣ＝１００／１００＝１．００であるのに対し、検討例１及び検討例２の場合はＣＯ２／ＤＭＣ＝−１５／１０５≒−０．１４（ＣＯ２は外部からの導入なので、「−」となる。）。
【００４６】
（２）実施例２及び検討例２の場合、従来法２と比べ、部分酸化必要酸素量を減少することができる。即ち、ＣＯ２を回収しない従来法２における必要酸素量を１００とした場合、実施例２及び検討例２では、燃焼排ガスから回収したＣＯ２から炭素数１０に相当するＣＯ２をスチームリフォーマに戻す分、酸素量を９０と削減できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、スチームリフォーマ及びボイラーの燃焼排気ガス中から二酸化炭素を回収し、その一部をスチームリフォーマの原料として用いてメタノール合成に供するとともに、他の二酸化炭素を生成メタノールの一部と反応させて炭酸ジメチルの合成を行うことにより、従来排出していたＣＯ２をスチームリフォーマに戻すとともにＤＭＣの製造に有効に利用してメタノールとＤＭＣを併産し、メタノール及びＤＭＣ製造のための装置を簡略化しえる炭酸ジメチルの製造方法及び製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１に係るスチームリフォーマ方式の炭酸ジメチルの製造方法の説明図。
【図２】 本発明の実施例２に係るスチームリフォーマ＋部分酸化方式の炭酸ジメチルの製造方法の説明図。
【図３】 本発明に係り本発明者が検討した検討例１のスチームリフォーマ方式の炭酸ジメチルの製造方法の説明図。
【図４】 本発明に係り本発明者が検討した検討例２のスチームリフォーマ＋部分酸化方式の炭酸ジメチルの製造方法の説明図。
【図５】 従来に係るスチームリフォーマ方式の炭酸ジメチルの製造方法の説明図。
【図６】 従来に係るスチームリフォーマ＋部分酸化方式の炭酸ジメチルの製造方法の説明図。
【符号の説明】
１０…スチームリフォーマ、 １１…反応管、 １２…燃焼輻射部、
１３…対流部、 １４…ＣＯ２回収装置、
１５，１７…コンプレッサー、 １６，１８，２０…配管、
１９…部分酸化炉、 ２１…煙突、 ２２…バーナー。
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭酸ジメチルの製造方法及び製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、炭酸ジメチルは、例えば下記の従来法１、従来法２により製造されている。
（従来法１）
図５は、スチームリフォーマ方式を用いた従来法１を説明する図である。なお、図５中の各ライン等に記載された数値は、プラント内に導入あるいは受渡しされる炭素（Ｃ）数を示す。
まず、スチーム等を含む天然ガスをスチームリフォーマ１で吸熱反応を起こさせることにより水蒸気改質させて、ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２からなる合成ガスとし、これを原料としてメタノール合成装置２でメタノール（ＭｅＯＨ）を合成する。
このとき、スチームリフォーマ１及び図示しないボイラーの燃焼排ガスから大量のＣＯ２が排出される。次に、合成したメタノールを炭酸ジメチル（ＤＭＣ）合成場所に輸送して、このＤＭＣに一酸化炭素（ＣＯ）及び酸素（Ｏ２）を加えて、炭酸ジメチルを製造する。
【０００３】
従来法１の場合、例えば炭素数３００に相当する天然ガスを用いると、炭素数２００に相当するＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２を含む合成ガスがメタノール合成に使用され、炭素数１００に相当するＣＯ２がスチームリフォーマ１及びボイラーの燃焼排ガスとして排出され、これはメタノール合成系からの未反応のＣＯ２（炭素数１０）と合わせて炭素数１１０のＣＯ２が排出される。また、別なＤＭＣ合成場所では、炭素数１９０のメタノールがＣＯ，Ｏ２とともにＤＭＣ合成に使用され、最終的に炭素数９５×３のＤＭＣが製造される。従来法１では、下記の反応によりメタノールからＤＭＣが製造される。
【０００４】
ＣＯ＋（１／２）Ｏ２＋２ＣＨ３ＯＨ →ＣＨ３ＯＣＯＯＣＨ３＋Ｈ２Ｏ
（従来法２）
図６は、スチームリフォーマ＋部分酸化方式による従来法２を説明する図である。従来法２は、従来法１と比べ、メタノール合成装置２の上流側に部分酸化炉３を配置し、メタノールの合成に部分酸化炉３による部分酸化を行うことを特徴とする。
【０００５】
また、従来、炭酸ジメチルの具体的な製造方法としては、例えば、アルカリ金属塩及びヨウ化メチルの存在下で、ジメチルエーテルと二酸化炭素を反応させることで炭酸ジメチルを製造することにより触媒の活性を損なわないようにした技術が知られている（特開平１１−８００９６号公報）。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−８００９６号公報（第２頁）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来法では、メタノールの製造に際しては、天然ガスを水蒸気改質に必要な熱量を外熱式バーナにより与えており、また図示しないボイラーの排ガスと合わせて、ＣＯ２を大量に排出しており、環境の点で問題があった。また、メタノールとＤＭＣは別別な場所で製造しているので、ＤＭＣの製造に際しては合成したメタノールを車等によりＤＭＣ製造場所に輸送しなければならず、作業性が劣るという問題があつた。
【０００８】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、スチームリフォーマ及びボイラーの燃焼排気ガス中から二酸化炭素を回収し、その一部をスチームリフォーマの原料として用いてメタノール合成に供するとともに、他の二酸化炭素を生成メタノールの一部と反応させて炭酸ジメチルの合成を行うことにより、従来排出していたＣＯ２をスチームリフォーマに戻すとともにＤＭＣの製造に有効に利用し、メタノール及びＤＭＣ製造のための装置を簡略化しえる炭酸ジメチルの製造方法及び製造装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本願第１の発明は、原料炭化水素と水蒸気とを外部加熱方式の改質器に供給して水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を主成分とする合成ガスを合成し、さらに該合成ガスを触媒上で反応させてメタノールを合成し、該メタノールに二酸化炭素を加えて炭酸ジメチルを製造する方法において、前記改質器の反応管を加熱するための燃焼輻射部より排出される燃焼排ガスの中の二酸化炭素を回収し、回収した該二酸化炭素の一部を前記原料炭化水素に混入してメタノールを合成し、前記二酸化炭素の残りの全部又は一部を前記合成したメタノールに加えて、炭酸ジメチルを合成し、前記合成されたメタノールはその一部が前記炭酸ジメチル合成に用いられ、一部はメタノールのまま残され、メタノールと炭酸ジメチルとが併産されることを特徴とする炭酸ジメチルの製造方法である。
【００１０】
本願第２の発明は、水蒸気改質用反応管と該反応管の周囲に配置された燃焼輻射部とを備え、原料炭化水素及び水蒸気を供給して一酸化炭素及び二酸化炭素を含む合成ガスを合成する外部加熱方式の改質器と、前記合成ガスを触媒上で反応させてメタノールを合成するメタノール合成手段と、合成されたメタノールに二酸化炭素を加えて炭酸ジメチルを製造する炭酸ジメチル製造手段とを具備する炭酸ジメチルの製造装置において、前記改質器の燃焼輻射部より排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、回収した二酸化炭素の一部を前記原料炭化水素に混入してメタノールを合成に使用するための回収二酸化炭素の原料炭化水素への混入手段と、前記二酸化炭素の残りの全部又は一部を前記合成したメタノールに加えて炭酸ジメチルを合成するための回収二酸化炭素のメタノールへの混入手段とを具備し、前記メタノール合成手段は、メタノールを系外へ送出する系外送出手段と、メタノールを前記炭酸ジメチル合成手段へ送出する系内送出手段とを具備することを特徴とする炭酸ジメチルの製造装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について更に詳しく説明する。
本発明は、従来スチームリフォーマ及びボイラーで排出されていた燃焼排ガス中のＣＯ２に注目するとともに、従来独立した２系統でメタノール、炭酸ジメチルを製造していたことに注目してなされたものである。即ち、本発明では、ＣＯ２を全て回収してその一部をスチームリフォーマへ戻すとともに炭酸ジメチル合成用に利用することによりＣＯ２の有効利用を図り、かつ炭酸ジメチルがメタノールをベースとして合成されることを利用して１系統でメタノール、炭酸ジメチルの生産を行うものであり、合成されたメタノールの一部が前記炭酸ジメチル合成に用いられ、一部はメタノールのまま残され、メタノールと炭酸ジメチルとが併産される。
【００１２】
本発明においては、請求項２に記載のように、前記合成した合成ガスを部分酸化炉により部分酸化してから触媒上でメタノールを合成することが好ましい。こうした処理を行えば、回収するＣＯ２量に対応して部分酸化炉に導入する酸素の量を削減することができる。
【００１３】
本発明においては、請求項３に記載のように、前記メタノール合成及び前記炭酸ジメチル合成に用いる二酸化炭素を、前記改質器の反応管を加熱するための燃料輻射部より排出される燃焼排ガス中から回収した二酸化炭素、及び前記合成ガスの合成に使用する水蒸気を製造するためのボイラーあるいは前記二酸化炭素を圧縮するための圧縮機用スチームタービンに用いるスチームを製造するためのボイラー、即ち系内にあるボイラーから排出される燃焼排ガスから回収した二酸化炭素とすることが好ましい。そうすることにより、系内の該ボイラーから排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を価値あるものとして系内で有効に使用することができ、しかも該二酸化炭素の大気中への放出量が大幅に低減されるため、地球温暖化防止上の観点から地球環境保全にも大きく寄与できる。
【００１６】
本発明においては、請求項４に記載のように、メタノールと炭酸ジメチルの生産比率を適宜変えて生産することができる。従って、需要に応じてメタノール、炭酸ジメチルの生産量を調整することができる。
【００１７】
本発明に係る炭酸ジメチルの製造装置においては、請求項５に記載のように、メタノール合成手段は、メタノールを系外へ送出する系外送出手段と、メタノールを前記炭酸ジメチル合成手段へ送出する系内送出手段とを具備する。また、請求項６に記載のように、系内のボイラーから排出される燃焼排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、前記ボイラーから排出される燃焼排ガスから回収した二酸化炭素を、前記メタノール合成及び前記炭酸ジメチル合成に用いるために供給する二酸化炭素供給手段を更に具備することが好ましい。
【００２０】
本発明によれば、以下のような利点を有する。
（１）従来排出していたＣＯ２を全て回収し、その一部をスチームリフォーマ１１へ戻すとともに、残りのＣＯ２をＤＭＣの製造に利用するので、ＣＯ２を有効に利用することができ、ＤＭＣに占める原料コストを削減できる。
（２）ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２他オフガス中のＨ２をメタノール合成の原料として使用することができるので、オフガスを有効に利用することができる。
【００２１】
（３）従来のようにメタノールとＤＭＣを別別の場所で２つのプラントで製造するのではなく、１箇所で１つのプラントでメタノールとＤＭＣの製造が可能となるので、ＤＭＣの製造に際してその原料となるメタノールを車等で輸送する必要がないとともに、メタノールを保管するためのタンク等が不要となる。従って、最少の配管でメタノール及びＤＭＣ製造のための装置を作ることができ、装置を簡略化することができる。
【００２２】
（４）ＤＭＣ合成の際に使用するメタノールの量を調整することにより、メタノール、ＤＭＣの生産量を需要に応じて適宜設定することができる。
（５）酸素吹き部分酸化炉を用いれば、回収するＣＯ２量に対応して部分酸化炉に導入する酸素量を削減することができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明の実施例に係る炭酸ジメチルの製造方法及び本発明に係り本発明者が検討した検討例について図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１を参照する。本実施例１はスチームリフォーマ方式でＤＭＣとメタノールを併産する例を示す。なお、図１中の各ライン等に記載された数値は、プラント内に導入される、あるいはプロセス内の各工程間で授受される炭素（Ｃ）数を示す。
【００２４】
外部加熱方式のスチームリフォーマ（改質器）１０は、例えば内部にニッケル系触媒が充填された水蒸気改質用反応管１１と、この反応管１１の周囲に配置された燃焼輻射部１２と、対流部１３とを備えている。この対流部１３には、二酸化炭素（ＣＯ２）回収装置１４、煙突２１が接続されている。なお、図中の符番２２はバーナー（燃焼器）を示す。
【００２５】
まず、スチームによりメタン等を含む天然ガスをスチームリフォーマ１０で吸熱反応を起こさせることにより水蒸気改質させて、ＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２からなる合成ガスとし、これを原料としてメタノール（ＭｅＯＨ）を合成する。このとき、スチームリフォーマ１０及び図示しないボイラーの燃焼排ガスから大量のＣＯ２が排出されるが、ここで、全てのＣＯ２を回収し、その一部を第１のコンプレッサー１５により配管１６を通してスチームリフォーマ１０に戻し、残りのＣＯ２を第２のコンプレッサー１７により配管１８を通してＤＭＣ合成に使用する。
一方、合成したメタノール及び配管１８を通して送られるＣＯ２により、炭酸ジメチルの製造に供する。
【００２６】
実施例１の場合、例えば炭素数３００に相当する天然ガスを用いると、炭素数２２０に相当するＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２等を含む合成ガスからメタノール合成に使用する一方、炭素数１００に相当する天然ガスがバーナー２２で燃焼され、燃焼排ガスとなる。ＣＯ２回収装置１４で回収したＣＯ２のうち、炭素数２０に相当するＣＯ２をスチームリフォーマ１０に戻し、炭素数９０に相当するＣＯ２をＤＭＣ合成に使用する。また、合成した炭素数２１０に相当するメタノールの内１８０をＤＭＣの合成に使用し、３０はメタノールそのものとして得る。炭素数１０に相当するＣＯ２は排ガスＣＯ２と合わせてトータル１１０に相当するＣＯ２を回収する。そして、炭素数１８０に相当するメタノールと前述した炭素数９０に相当するＣＯ２をＤＭＣ合成に用い、その結果として炭素数９０×３に相当するＤＭＣと炭素数３０に相当するメタノールを併産する。上記実施例１の場合のスチームリフォーミング反応（合成ガス製造反応）メタノール、ＤＭＣ製造の際の反応式は下記の通りである。
【００２７】
スチームリフォーミング反応
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋３Ｈ２
ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋４Ｈ２
メタノール合成反応
ＣＯ＋２Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ
ＤＭＣ合成反応
２ＣＨ３ＯＨ＋ＣＯ２→ＣＨ３ＯＣＯＯＣＨ３＋Ｈ２Ｏ
上記実施例１に係る炭酸ジメチルの製造装置は、図１に示すように、水蒸気改質用反応管１１と該反応管１１の周囲に配置された燃焼輻射部１２と対流部１３とを備えたスチームリフォーム１０を備え、一酸化炭素及び二酸化炭素を主成分とする合成ガスを触媒上で反応させてメタノールを合成するメタノール合成手段と、合成されたメタノールに二酸化炭素を加えて炭酸ジメチルを製造する炭酸ジメチル製造手段と、前記改質器１０の対流部１３に接続され，燃焼輻射部１２より排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置１４と、回収した二酸化炭素の一部を前記原料ガスに混入してメタノールを合成に使用するための回収二酸化炭素の原料ガスへの混入手段と、前記二酸化炭素の残りの全部又は一部を前記合成したメタノールに加えて炭酸ジメチルを合成するための回収二酸化炭素のメタノールへの混入手段とを具備した構成となっている。
【００２８】
上記実施例１によれば、下記に述べる効果を有する。
（１）従来排出していたＣＯ２を全て回収し、その一部をスチームリフォーマ１１へ戻すとともに、残りのＣＯ２をＤＭＣの製造に利用するので、ＣＯ２を有効に利用することができ、ＤＭＣに占める原料コストを削減できる。
【００２９】
（２）従来のようにメタノールとＤＭＣを別別の場所で２つのプラントで製造するのではなく、１箇所で１つのプラントでメタノールとＤＭＣの製造が可能となるので、ＤＭＣの製造に際してその原料となるメタノールを車等で輸送する必要がないとともに、メタノールを保管するためのタンク等が不要となる。従って、最少の配管でメタノール及びＤＭＣ製造のための装置を作ることができ、装置を簡略化することができる。
【００３０】
（３）ＤＭＣ合成の際に使用するメタノールの量を調整することにより、メタノール、ＤＭＣの生産量を需要に応じて適宜設定することができる。
【００３１】
（実施例２）
図２を参照する。本実施例２はスチームリフォーマと部分酸化方式によりＤＭＣとメタノールを併産する例を示す。なお、図２中の各ライン等に記載された数値は、プラント内で授受されるの炭素（Ｃ）数を示す。また、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
【００３２】
図中の符番１９は、図示しないメタノール合成用装置の上流側に配置された酸素吹き部分酸化炉を示す。まず、スチームによりメタン等の天然ガスをスチームリフォーマ１０で吸熱反応を起こさせることにより水蒸気改質させた後、前記スチームとＯ２を用いて部分酸化炉１９で部分酸化を得た合成ガスを原料として、メタノール（ＭｅＯＨ）を合成する。このとき、スチームリフォーマ１０及び図示しないボイラーの燃焼排ガスから大量のＣＯ２が排出されるが、ここで、全てのＣＯ２を回収し、その一部を第１のコンプレッサー１５により配管１６を通してスチームリフォーマ１０に戻し、残りのＣＯ２を第２のコンプレッサー１７により配管１８を通してＤＭＣ合成に使用する。また、合成したメタノール及び配管１８を通して送られるＣＯ２により、炭酸ジメチルを製造する。
【００３３】
実施例２の場合、例えば炭素数３００に相当する天然ガスを用いると、部分酸化炉１９を経た炭素数２２０に相当する合成ガスからＨ２をメタノール合成に使用するとともに、炭素数９０に相当する天然ガスがバーナー２２で燃焼され燃焼排ガスとなる。ＣＯ２回集装置１４で回収したＣＯ２のうち、炭素数１０に相当するＣＯ２をスチームリフォーマ１０に戻し、炭素数９０に相当するＣＯ２をＤＭＣ合成に使用する。また、合成したメタノールのうち、炭素数２１０に相当するメタノールをＤＭＣの合成とメタノールそのものの回収のために使用し、炭素数１０に相当するＣＯ２を回収のために使用する。そして、炭素数１８０に相当するメタノールと前述した炭素数９０に相当するＣＯ２をＤＭＣ合成に用い、その結果として炭素数９０×３に相当するＤＭＣと炭素数３０に相当するメタノールを併産する。
【００３４】
上記実施例２によれば、上記実施例１による効果（１）、（２）、（３）の他、次の効果を有する。即ち、部分酸化炉１９により部分酸化を行うので、後述する表１に示すように、部分酸化必要酸素量を従来法２における酸素量を１００とした場合に比べ９０と減少できる。従って、部分酸化炉１９に導入する酸素量を削減することができる。
【００３５】
（検討例１）
図３を参照する。本検討例１はスチームリフォーマ方式でＤＭＣのみを生産する例を示す。なお、図３中の各ライン等に記載された数値は、プラント内の各工程で授受される炭素（Ｃ）数を示す。また、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
【００３６】
まず、スチームによりメタン等を含む天然ガスをスチームリフォーマ１０で吸熱反応を起こさせることにより水蒸気改質させて合成ガスとし、これを原料としたメタノール（ＭｅＯＨ）を合成する。このとき、スチームリフォーマ１０及び図示しないボイラーの燃焼排ガスから大量のＣＯ２が排出されるが、ここで、全てのＣＯ２を回収し、その一部を第１のコンプレッサー１５により配管１６を通してスチームリフォーマ１１に戻し、残りのＣＯ２を第２のコンプレッサー１７により配管１８を通してＤＭＣ合成に使用する。一方、合成した全てのメタノールと、配管１８を通して送られるＣＯ２及び配管２０を通して外部から入手したＣＯ２より、ＤＭＣを製造する。
【００３７】
検討例１の場合、例えば炭素数３００に相当する天然ガスを用いると、炭素数２２０に相当するＣＯ，ＣＯ２，Ｈ２を含む合成ガスをメタノール合成に使用するとともに、炭素数１００に相当する天然ガスがバーナー２２で燃焼され燃焼排ガスとなる。ＣＯ２回集装置１４で回収したＣＯ２のうち、炭素数２０に相当するＣＯ２をスチームリフォーマ１０に戻し、炭素数９０に相当するＣＯ２をＤＭＣ合成に使用する。また、合成したメタノールのうち、炭素数２１０に相当するメタノールと前述した炭素数９０に相当するＣＯ２と炭素数１５に相当する外部からのＣＯ２をＤＭＣ合成に用い、その結果として炭素数１０５×３に相当するＤＭＣを生産する。
【００３８】
上記検討例１によれば、実施例１に記載された効果（１）、（２）の他、他のプラント等で排出される余剰のＣＯ２を受け入れて有効に利用することができるという効果を有する。
【００３９】
（検討例２）
図４を参照する。本検討例２はスチームリフォーマと部分酸化方式でＤＭＣのみを生産する例を示す。なお、図４中の各ライン等に記載された数値は、プラントの炭素（Ｃ）数を示す。また、図１と同部材は同符番を付して説明を省略する。
【００４０】
まず、スチームによりメタン等を含む天然ガスをスチームリフォーマ１０で吸熱反応を起こさせることにより水蒸気改質させた後、前記スチームとＯ２を用いて部分酸化炉１９で部分酸化を経て合成ガスとし、これを原料としてメタノール（ＭｅＯＨ）を合成する。このとき、スチームリフォーマ１０及び図示しないボイラーの燃焼排ガスから大量のＣＯ２が排出されるが、ここで、全てのＣＯ２を回収し、その一部を第１のコンプレッサー１５により配管１６を通してスチームリフォーマ１０に戻し、ＣＯ２の残りを第２のコンプレッサー１７により配管１８を通してＤＭＣ合成に使用する。また、合成したメタノール及び配管１８を通して送られるＣＯ２により、ＤＭＣを製造する。
【００４１】
検討例２の場合、例えば炭素数３００に相当する天然ガスを用いると、部分酸化炉１９を経た炭素数２２０に相当する合成ガスからＨ２をメタノール合成に使用するとともに、炭素数９０に相当する燃焼排ガスからＣＯ２を回収する。そして、回収したＣＯ２のうち、炭素数１０に相当するＣＯ２をスチームリフォーマ１０に戻し、炭素数９０に相当するＣＯ２をＤＭＣ合成に使用する。合成したメタノールのうち、炭素数２１０に相当するメタノールと前述した炭素数９０に相当するＣＯ ２ 及び外部からのＣＯ２をＤＭＣ合成に用い、その結果として炭素数１０５×３に相当するＤＭＣを生産する。
【００４２】
上記検討例２によれば、実施例１に記載された効果（１）、（２）の他、他のプラント等で排出される余剰のＣＯ２を受け入れて有効に利用することができるという効果を有する。また、部分酸化炉１９により部分酸化を行うので、後述する表１に示すように部分酸化必要酸素量を従来法の１００と比べて９０と減少できる。従って、部分酸化炉１９に導入する酸素量を削減することができる。
【００４３】
下記表１は、従来法（１）、（２）及び実施例１、２ならびに検討例１、２における排出ＣＯ２量，ＣＯ２／ＤＭＣ（モル比）と部分酸化必要酸素量を列挙したものである。なお、表１において、ＣＯ２／ＤＭＣ（モル比）は、製品ＤＭＣ１モル当たりの排出ＣＯ２量を示す。
【００４４】
【表１】
表１に示すように、次のことが明らかになった。
（１）ＣＯ２／ＤＭＣ（モル比）は、従来法１の場合はＣＯ２／ＤＭＣ＝１１０／９５≒１．１６、従来法２の場合はＣＯ２／ＤＭＣ＝１００／１００＝１．００であるのに対し、検討例１及び検討例２の場合はＣＯ２／ＤＭＣ＝−１５／１０５≒−０．１４（ＣＯ２は外部からの導入なので、「−」となる。）。
【００４６】
（２）実施例２及び検討例２の場合、従来法２と比べ、部分酸化必要酸素量を減少することができる。即ち、ＣＯ２を回収しない従来法２における必要酸素量を１００とした場合、実施例２及び検討例２では、燃焼排ガスから回収したＣＯ２から炭素数１０に相当するＣＯ２をスチームリフォーマに戻す分、酸素量を９０と削減できる。
【００４７】
【発明の効果】
以上詳記したように本発明によれば、スチームリフォーマ及びボイラーの燃焼排気ガス中から二酸化炭素を回収し、その一部をスチームリフォーマの原料として用いてメタノール合成に供するとともに、他の二酸化炭素を生成メタノールの一部と反応させて炭酸ジメチルの合成を行うことにより、従来排出していたＣＯ２をスチームリフォーマに戻すとともにＤＭＣの製造に有効に利用してメタノールとＤＭＣを併産し、メタノール及びＤＭＣ製造のための装置を簡略化しえる炭酸ジメチルの製造方法及び製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１に係るスチームリフォーマ方式の炭酸ジメチルの製造方法の説明図。
【図２】 本発明の実施例２に係るスチームリフォーマ＋部分酸化方式の炭酸ジメチルの製造方法の説明図。
【図３】 本発明に係り本発明者が検討した検討例１のスチームリフォーマ方式の炭酸ジメチルの製造方法の説明図。
【図４】 本発明に係り本発明者が検討した検討例２のスチームリフォーマ＋部分酸化方式の炭酸ジメチルの製造方法の説明図。
【図５】 従来に係るスチームリフォーマ方式の炭酸ジメチルの製造方法の説明図。
【図６】 従来に係るスチームリフォーマ＋部分酸化方式の炭酸ジメチルの製造方法の説明図。
【符号の説明】
１０…スチームリフォーマ、 １１…反応管、 １２…燃焼輻射部、
１３…対流部、 １４…ＣＯ２回収装置、
１５，１７…コンプレッサー、 １６，１８，２０…配管、
１９…部分酸化炉、 ２１…煙突、 ２２…バーナー。
Claims (6)
- 原料炭化水素と水蒸気とを外部加熱方式の改質器に供給して水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を主成分とする合成ガスを合成し、さらに該合成ガスを触媒上で反応させてメタノールを合成し、該メタノールに二酸化炭素を加えて炭酸ジメチルを製造する方法において、
前記改質器の反応管を加熱するための燃焼輻射部より排出される燃焼排ガスの中の二酸化炭素を回収し、回収した該二酸化炭素の一部を前記原料炭化水素に混入してメタノールを合成し、前記二酸化炭素の残りの全部又は一部を前記合成したメタノールに加えて、炭酸ジメチルを合成し、前記合成されたメタノールはその一部が前記炭酸ジメチル合成に用いられ、一部はメタノールのまま残され、メタノールと炭酸ジメチルとが併産されることを特徴とする炭酸ジメチルの製造方法。 - 前記合成した合成ガスを部分酸化炉により部分酸化してから触媒上でメタノールを合成することを特徴とする請求項１記載の炭酸ジメチルの製造方法。
- 前記メタノール合成及び前記炭酸ジメチル合成に用いる二酸化炭素は、前記改質器の反応管を加熱するための燃焼輻射部より排出される燃焼排ガス中から回収した二酸化炭素、及び系内のボイラーから排出される燃焼排ガスから回収した二酸化炭素であることを特徴とする請求項１若しくは請求項２記載の炭酸ジメチルの製造方法。
- メタノールと炭酸ジメチルの生産比率を適宜変えて生産することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の炭酸ジメチルの製造方法。
- 水蒸気改質用反応管と該反応管の周囲に配置された燃焼輻射部とを備え、原料炭化水素及び水蒸気を供給して一酸化炭素及び二酸化炭素を含む合成ガスを合成する外部加熱方式の改質器と、前記合成ガスを触媒上で反応させてメタノールを合成するメタノール合成手段と、合成されたメタノールに二酸化炭素を加えて炭酸ジメチルを製造する炭酸ジメチル製造手段とを具備する炭酸ジメチルの製造装置において、
前記改質器の燃焼輻射部より排出される燃焼排ガス中の二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、回収した二酸化炭素の一部を前記原料炭化水素に混入してメタノールを合成に使用するための回収二酸化炭素の原料炭化水素への混入手段と、前記二酸化炭素の残りの全部又は一部を前記合成したメタノールに加えて炭酸ジメチルを合成するための回収二酸化炭素のメタノールへの混入手段とを具備し、前記メタノール合成手段は、メタノールを系外へ送出する系外送出手段と、メタノールを前記炭酸ジメチル合成手段へ送出する系内送出手段とを具備することを特徴とする炭酸ジメチルの製造装置。 - 系内のボイラーから排出される燃焼排ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、前記ボイラーから排出される燃焼排ガスから回収した二酸化炭素を、前記メタノール合成及び前記炭酸ジメチル合成に用いるために供給する二酸化炭素供給手段を更に具備することを特徴とする請求項５記載の炭酸ジメチルの製造装置。
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