(57)【要約】【課題】二酸化炭素と水素等の還元性気体の混合気体を、触媒を充填した反応管に導入し、マイクロ波加熱によって二酸化炭素を還元してメタノールに転化させる反応装置において、二酸化炭素のメタノールへの転化率を正確、簡便かつ迅速にシミュレーションすることができる方法を提供する。【解決手段】二酸化炭素と水素の混合気体を、触媒を充填した反応管に導入し、マイクロ波加熱によって、二酸化炭素をメタノールに還元する反応において、混合気体を反応管中を１度だけ通過させる１パス反応を行う試験装置を用いて、ガス分析手段により、反応後の気体中のメタノール容量％（Ａ）を求め、該試験装置での反応圧力（Ｐ１）と、シミュレーション対象装置での反応管容積（Ｖ２）、反応圧力（Ｐ２）、混合気体中の二酸化炭素の比率（Ａｃ）、混合気体の流量（Ｒ）ならびに反応時間（Ｈ）を因子として、メタノール転化率（Ｅ）をシミュレーションする。【選択図】図２
2010202590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験装置を用いて二酸化炭素を還元してメタノールに転化し、生成したメタノールの量をガス分析手段によって求めることで得られる該試験装置におけるメタノール転化率を用いて、シミュレーション対象装置における二酸化炭素のメタノールへの転化率をシミュレーションする方法であって、
前記試験装置が、二酸化炭素の流量を調整する流量調整手段と、還元性気体の流量を調整する流量調整手段と、二酸化炭素と還元性気体を混合する気体混合部と、触媒を充填した触媒充填管を収容した反応管および該反応管にマイクロ波を照射するマイクロ波装置からなり、反応管に導入された混合気体に含まれる二酸化炭素を還元してメタノールに転化する反応部と、前記反応管内の温度を測定する温度測定手段と、前記反応管内の圧力を測定する圧力測定手段と、反応管より送出された混合気体（反応気体）採取手段と、を備えた１パス反応装置であり、
該試験装置による試験実施時の反応圧力（Ｐ１）およびガス分析で求められた反応気体中のメタノールの容積％（Ａ）と、シミュレーション対象装置における反応系への充填ガスの容積（Ｖ２）、反応圧力（Ｐ２）、混合気体中の二酸化炭素の比率（Ａｃ）、混合気体の流量（Ｒ）ならびに反応時間（Ｈ：混合気体を循環させた場合は総反応時間）を用いて、
次式により、シミュレーション対象装置でのメタノール転化率（Ｅ）をシミュレーションすることを特徴とする二酸化炭素のメタノールへの転化率シミュレーション方法。
Ｅ＝Ａ／Ａｃ×（Ｐ２／Ｐ１）×（Ｒ×Ｈ／Ｖ２）×１００
（ここで、Ｅ、ＡおよびＡｃの単位は％、Ｐ１およびＰ２の単位はＭＰａ、Ｒの単位はＬ／ｍｉｎ、Ｈの単位はｍｉｎ、Ｖ２の単位はＬである。）
【請求項２】
前記還元性気体が水素である、請求項１に記載の二酸化炭素のメタノールへの転化率シミュレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素と水素等の還元性気体の混合気体を、触媒を充填した反応管に導入し、マイクロ波加熱によって二酸化炭素を還元してメタノールに転化させる反応装置において、二酸化炭素のメタノールへの転化率を簡便かつ迅速にシミュレーションすることができる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の社会的活動に伴って、発電所、工場、自動車等から大気中に排出される二酸化炭素は地球温暖化の主たる原因であることが知られており、近年、この二酸化炭素の排出量を削減することが地球環境の保護の大きな課題となっている。かかる背景に鑑み、発電所等の排煙や大気中の二酸化炭素を固定化し、除去する方法が種々提案されている。
【０００３】
二酸化炭素の固定化方法は、概ね、生物的方法、物理的方法、化学的方法の３種類に分けられる。光合成を利用する生物的方法はかなりの量の二酸化炭素の固定化が期待でき、熱帯林の保護や砂漠化防止にも役立つことから、広範な植樹が実施されており、また新たな手法として、微細藻類の多量かつ連続的な培養、増殖の研究開発が行われている。しかしながら、微細藻類による固定化反応は、水面近くの微細藻類でのみ進行するため、微細藻類で二酸化炭素を固定化するためには広大な面積の水域が必要となる問題がある。
【０００４】
物理的方法は、二酸化炭素の特殊な媒体への溶解、吸着を利用する分離・濃縮法であり、例えば、二酸化炭素をアルカリ溶液に吸収させ、反応後、炭酸塩として分離する方法、或いは、二酸化炭素をゼオライト媒体等に吸着させた後、脱着、濃縮する方法などの研究が行われている。しかしながら、アルカリに吸収させる方法では大掛かりな装置が必要であり、吸着法では二酸化炭素の吸脱着に膨大なエネルギーを要するという問題点がある。
【０００５】
化学的方法は、電気化学的方法や触媒反応を利用する方法等であり、例えば、電気化学的方法による二酸化炭素の還元としては、特殊な電極を使用して電解溶液中の二酸化炭素を分解し、ギ酸、メタン等を常温で生成する方法が知られている。しかしながら、この方法では、大規模な反応槽が必要であり、反応を促進させるためには大量の電気エネルギーを供給する必要があるため、省エネルギーの方法とは言い難い。
【０００６】
一方、触媒反応を利用する二酸化炭素の還元としては、二酸化炭素を一酸化炭素、メタノール等に転化してそれを燃料等として利用するという手段が知られており、生物的方法や物理的方法に比べて、エネルギーの低減が図れる可能性がある。そして、触媒反応を利用する二酸化炭素の還元において、還元反応時に必要なエネルギーのさらなる低減を図るために、マイクロ波を用いた二酸化炭素の還元反応が検討されてきた（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００７】
特許文献１〜３の方法においては、二酸化炭素と水素の混合気体を、触媒を充填した反応管に導入してマイクロ波を照射すると、低温（１５０〜２５０℃）でもメタノールやエタノールが生成する。この方法においては、生成したアルコールをインピンジャー中に導入して冷却して捕集し、生成したアルコールの重量を測定することで転化率を求めるため、ある程度の規模以上のスケールで反応を行うか、あるいは長時間に渡って反応を行い、有効な測定値となる量のアルコールを生成させる必要がある。また、インピンジャー中に導入して冷却することで、生成したアルコールを捕集しているため、特に小スケールでの試験において、反応管に導入する混合ガスの流量を多くしたり、あるいは反応圧力を高めたりした際には、生成したアルコールの全量を捕集することができない場合があり、アルコール転化率を正確に把握できなくなるという問題もあった。
【０００８】
小規模な試験装置を用いて試験を実施し、装置設計の指針や基本反応条件の設定を行うことは、大規模な反応装置を設計して行くための手段として極めて一般的に行われており、効率的な装置設計のためには、正確に、そして簡便、迅速に反応結果を予測することは重要な因子である。触媒を用いてマイクロ波を照射して、二酸化炭素をメタノール等へ転化する反応装置においても、上記のような、長時間反応や生成メタノールの確実な捕集等の問題がなく、小規模な装置を用いて、水素ガスの混合比率、混合ガスの反応装置への流量、反応温度あるいは反応圧力等の反応条件の影響を正確、簡便かつ迅速にシミュレーションできる評価方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１６９０９５号公報
【特許文献２】特開２００６−２１６４１２号公報
【特許文献３】特開２００８−２４７７７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、二酸化炭素と水素等の還元性気体の混合気体を、触媒を充填した反応管に導入し、マイクロ波加熱によって二酸化炭素を還元してメタノールに転化させる反応装置において、二酸化炭素のメタノールへの転化率を正確、簡便かつ迅速にシミュレーションすることができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、下記の方法を提供する。
【００１２】
（１）試験装置を用いて二酸化炭素を還元してメタノールに転化し、生成したメタノールの量をガス分析手段によって求めることで得られる該試験装置におけるメタノール転化率を用いて、シミュレーション対象装置における二酸化炭素のメタノールへの転化率をシミュレーションする方法であって、
前記試験装置が、二酸化炭素の流量を調整する流量調整手段と、還元性気体の流量を調整する流量調整手段と、二酸化炭素と還元性気体を混合する気体混合部と、触媒を充填した触媒充填管を収容した反応管および該反応管にマイクロ波を照射するマイクロ波装置からなり、反応管に導入された混合気体に含まれる二酸化炭素を還元してメタノールに転化する反応部と、前記反応管内の温度を測定する温度測定手段と、前記反応管内の圧力を測定する圧力測定手段と、反応管より送出された混合気体（反応気体）採取手段と、を備えた１パス反応装置であり、
該試験装置による試験実施時の反応圧力（Ｐ１）およびガス分析で求められた反応気体中のメタノールの容積％（Ａ）と、シミュレーション対象装置における反応系への充填ガスの容積（Ｖ２）、反応圧力（Ｐ２）、混合気体中の二酸化炭素の比率（Ａｃ）、混合気体の流量（Ｒ）ならびに反応時間（Ｈ：混合気体を循環させた場合は総反応時間）を用いて、
次式により、シミュレーション対象装置でのメタノール転化率（Ｅ）をシミュレーションすることを特徴とする二酸化炭素のメタノールへの転化率シミュレーション方法。
Ｅ＝Ａ／Ａｃ×（Ｐ２／Ｐ１）×（Ｒ×Ｈ／Ｖ２）×１００
（ここで、Ｅ、ＡおよびＡｃの単位は％、Ｐ１およびＰ２の単位はＭＰａ、Ｒの単位はＬ／ｍｉｎ、Ｈの単位はｍｉｎ、Ｖ２の単位はＬである。）
（２）前記還元性気体が水素である、（１）に記載の二酸化炭素のメタノールへの転化率シミュレーション方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、二酸化炭素と水素等の還元性気体を混合した混合気体を前記した試験装置に導入し、マイクロ波反応部を利用して二酸化炭素を還元してメタノールに転化し、該メタノールの量をガス分析手段によって求めることで、シミュレーション対象となる反応装置での反応圧力、混合気体の触媒との接触回数を補正因子として、当該反応装置における二酸化炭素のメタノールへの転化率をシミュレーションすることができる。
【００１４】
より具体的には、二酸化炭素を、実効あるレベルまでメタノールへ転化するためには、二酸化炭素と水素等の還元性気体の混合気体を反応装置内で循環させる等の手段により、マイクロ波加熱された反応触媒との接触時間あるいは接触回数を多くすることが必要となるが、そうした場合には必然的に結果を得るまで長時間を要することとなる。本発明によれば、マイクロ波反応部を1度通過しただけの混合ガスを採取し、メタノールを分析することで、混合ガスを循環させる等により反応時間を延長した場合や反応圧を変化させた場合の結果をシミュレーションすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明で用いる試験装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明によるシミュレーション結果を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、本発明で用いる、二酸化炭素のメタノールへの転化装置（以下、装置という）の概略構成図を示したものである。該装置は、二酸化炭素の流量を調整する流量調整手段１と、還元性気体の流量を調整する流量調整手段２と、二酸化炭素と還元性気体を混合する気体混合部３と、触媒を充填した触媒充填管を収容した反応管４および該反応管にマイクロ波を照射するマイクロ波装置５からなり、反応管に導入された混合気体に含まれる二酸化炭素を還元してメタノールに転化する反応部６とを備え、さらに、該反応管内の温度を測定する温度測定手段と、該反応管内の圧力を測定する圧力測定手段４７と、該反応管４より送出された混合気体（反応気体）を採取する手段８を備えている。
【００１７】
二酸化炭素の流量を調整する流量調整手段１および還元性気体の流量を調整する流量調整手段２として、マスフローコントローラー等を用いることで、反応管に導入される混合気体の流量が設定される。流量調整手段１の一端には二酸化炭素ボンベなどの原料タンクを連結し、他端には気体混合部３を連結する。流量調整手段２の一端には水素ボンベなどの原料タンクを連結し、他端には気体混合部３を連結する。気体混合部３は、各ボンベから供給された気体を混合するために設けられる。この気体混合部３では、流量調整手段１，２で流量調整された気体が混合されるため、各気体を所定の比率で混合することが可能であり、二酸化炭素および還元性気体は、一旦気体混合部３で混合された後、反応部６に導入される。
【００１８】
反応部６は、触媒を充填した触媒充填管を収容した反応管４と、該反応管にマイクロ波を照射するマイクロ波装置５とを有しており、該反応部６において、二酸化炭素のメタノールへの転化反応が起こる。二酸化炭素および還元性気体は、気体混合部３から、反応管４の一端（下端）に設けられた入口部を通じて、反応管４に導入され、該反応管に導入された混合気体に含まれる二酸化炭素が、マイクロ波装置５から照射されるマイクロ波エネルギーによって還元され、メタノールに転化される。
【００１９】
反応部６は、マイクロ波装置５の庫内スペースを利用して、マイクロ波装置に、ガラスや耐熱樹脂製のマイクロ波透過性の管を固定することにより、簡易に構成することができる。この管に、触媒を充填した触媒充填管を収容し、該触媒充填管の中に温度測定手段として、熱電対、ファイバー温度計などを設置することで、反応管４が作製される。なお、触媒充填管中にセラミック製等の鞘を設置し、該鞘に熱電対などの温度計を収納することで、熱電対からのスパーク等、マイクロ波による地絡を防止することができる。
【００２０】
触媒充填管には触媒を充填する。触媒は、触媒充填管の中に設置したガラスフィルターなどの上に充填すると、触媒を固定させることができる。触媒を充填した反応管の中に入口部から混合気体を導入し、導入された混合気体を反応管４の中を一定の速度で通過させる。
【００２１】
反応管に導入された混合気体は、反応管を通過する際に、一定量のマイクロ波が照射されて加熱された触媒と接触して反応する。その際、混合気体に含まれる二酸化炭素が還元性気体によって還元され、少なくとも一部がメタノールに転化する。反応後の気体は、反応管の出口部から送出される。出口部には、圧力測定手段４７が設けられているため、該圧力測定手段４７によって反応管４内の圧力が測定される。
【００２２】
反応管４より送出された反応気体は、反応気体採取手段８で採取されるので、ガスクロマトグラフィー等で分析することにより、メタノールを定量できる。したがって、該試験装置は、二酸化炭素と水素等の還元性気体は、反応管中の触媒と１度接触するだけの、１パス装置となっている。
【００２３】
反応気体採取手段８は、反応管４の出口部の配管上で、出口部と背圧弁の間に設置される。なお、反応管出口部と反応気体採取手段の間は、生成したメタノール等の凝縮を防ぐために、リボンヒーター等で加温できるようになっているのが好ましい。
【００２４】
反応管４に混合気体を導入する場合は、該混合気体を、気体混合部３と反応管４の間に配設したレギュレーター（調整弁）４８で流量調整した後、反応管に導入する。
【００２５】
該試験装置において、混合気体の混合比率は、マスフローコントローラー等の流量調整手段１、２で調整することにより、所定の混合割合に設定される。混合気体の混合比率の確認は、レギュレーター４８と反応管４の間に設けられたサンプリング口より混合気体を抜き取りガス分析することで行われる。
【００２６】
反応管４を通過させる際の混合気体の空間速度は、特に限定されないが、約６００〜３０，０００ｈ−１の範囲で設定できれば良い。
【００２７】
用いる還元性気体や触媒、反応温度などは、シミュレーション対象装置での条件に応じて設定される。
【００２８】
還元性気体としては水素が一般的に用いられるが、メタンなどの炭化水素を用いることもできる。
【００２９】
触媒は、特に限定されるものではないが、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｃｒ、Ａｌ、Ａｕ、Ｚｒのいずれかの元素を一種類以上含む触媒、例えば、ＣｕＯ−ＺｎＯ等の二元系触媒、ＣｕＯ−ＺｎＯ−Ｃｒ２Ｏ３等の三元系触媒、または、これらの触媒をＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯなどの担体に担持したものなどが、通常用いられる。
【００３０】
触媒は、粉、顆粒、成形品など任意の形状のものを用いることができるが、なかでも、成形品は触媒粉末が脱落する恐れが無いため、メタノール転化率に及ぼす触媒の影響を的確に把握することができる点より、特に好ましく用いられる。
【００３１】
触媒を加熱するときの反応温度は、約１５０〜３００℃の範囲で、用いる触媒の種類によって適宜な温度を設定すれば良い。
【００３２】
照射するマイクロ波の照射方法は、特に限定されるものではないが、反応温度を所定の範囲に保持し易いという点で、ＰＩＤ制御等により電気的に制御するのが好ましい。マイクロ波の出力や周波数は、シミュレーション対象装置に応じて、所定の条件に設定されるが、通常、マイクロ波の周波数は１ＧＨｚ〜３００ＧＨｚの範囲で選択される。
【００３３】
本発明においては、試験装置の反応管を通過した気体（反応気体）を、反応気体採取手段を通じて、随時、サンプリングすることができる。サンプリングした気体中に含まれるメタノール量を、公知のガス分析手段により測定し、メタノールへの転化率を求めることができる。
【００３４】
試験装置で得られた反応気体中のメタノールの分析値を用いて、より実装置に近い、反応管の容積が大きく、反応圧力がより高く、かつ反応気体を触媒充填槽に循環させて長時間反応させる条件を想定した、シミュレーション対象装置におけるメタノール転化率を、以下の様にしてシミュレーションすることができる。
【００３５】
試験装置において、二酸化炭素の還元により生成したメタノールの量は、ガス分析手段により反応気体中に存在するメタノールの容積％（Ａ）として測定される。したがって、反応気体中のメタノールの容積％（Ａ）の値から、試験装置における二酸化炭素のメタノールへの転化率（Ｅｔ）は、以下のようにして求めることができる。
【００３６】
すなわち、試験装置における反応管の容積をＶ１（単位：Ｌ）とすると、反応後のメタノールの生成量（Ｅｍ、単位：モル）は、Ｅｍ＝Ａ／１００×Ｖ１／２２．４  となる。ここで、２２．４は０℃、１気圧における気体の標準体積である。
【００３７】
一方、反応管に導入された二酸化炭素の量（Ｅｃ、単位：モル）は、混合気体中の二酸化炭素の容量％（Ａｃ）から、Ｅｃ＝Ｖ１／２２．４×Ａｃ／１００  となる。試験装置での二酸化炭素のメタノールへの転化率（Ｅｔ、単位：％）は、反応管に導入された二酸化炭素の量（Ｅｃ）とは、Ｅｔ＝Ｅｍ／Ｅｃ×１００の関係にあるので、試験装置での二酸化炭素のメタノールへの転化率（Ｅｔ、単位：％）は、次式（１）で表わされる。
Ｅｔ＝Ａ／Ａｃ×１００    （１）
【００３８】
次いで、シミュレーション対象装置の条件として、反応系への充填ガスの容積（Ｖ２、単位：Ｌ）、反応系に導入する混合気体の流量（Ｒ、単位：Ｌ／ｍｉｎ）および総反応時間（Ｈ、単位：ｍｉｎ）を設定すると、シミュレーション対象装置の条件下での、反応気体の循環回数（Ｃ）が次式（２）により求められる。
Ｃ＝Ｒ×Ｈ／Ｖ２      （２）
【００３９】
ここで、シミュレーション対象装置の条件で、二酸化炭素のメタノールへの転化反応は、反応気体を循環させても同じ効率で進行すると仮定し、さらに反応圧力と転化反応の効率は正比例すると仮定すると、シミュレーション対象装置での、メタノール転化率（Ｅ、単位：％）は、試験装置での二酸化炭素のメタノールへの転化率（Ｅｔ）、試験装置の反応圧力（Ｐ１、単位：ＭＰａ）、シミュレーション対象装置での反応圧力（Ｐ２、単位：ＭＰａ）および反応気体の循環回数（Ｃ）を用いて、次式（３）のように表すことができる。
Ｅ＝Ｅｔ×Ｐ２／Ｐ１×Ｃ      （３）
【００４０】
この式（３）に、ＥｔおよびＣとして、上記の式（１）、（２）を代入することにより、シミュレーション対象装置の条件におけるメタノール転化率（Ｅ、単位：％）は、試験装置で求めた反応気体中のメタノールの容量％の実測値（Ａ）を用いて、以下の式（４）でシミュレーションすることができる。
Ｅ＝Ａ／Ａｃ×（Ｐ２／Ｐ１）×（Ｒ×Ｈ／Ｖ２）×１００      （４）
【実施例】
【００４１】
以下、実施例により本発明の方法を詳細に説明する。
【００４２】
（試験例１）
図１に概略を示す試験装置を用いて、水素による二酸化炭素のメタノールへの転化反応を実施した。触媒として、ＣｕＯ−ＺｎＯ系触媒４０ｇを触媒充填管の中に充填し、この触媒反応管を反応管４の中に設置した。使用した反応管を含む反応系へのガス充填容量は４９Ｌであった。窒素ボンベより装置内に窒素を供給し、装置内の空気を排出した。二酸化炭素／水素＝２５／７５（体積比）割合で混合気体を調製し、気体混合部３で混合後、装置手前のレギュレーター（調整弁）４８にて圧力調整しながら、反応管内の圧力が０．５ＭＰａになるように設定した。なお、反応管手前の気体組成を、ガスクロマトグラフィーにて分析し所定の混合比であることを確認した。
【００４３】
マスフローコントローラーにて、流速を二酸化炭素換算流量が０．２Ｌ／ｍｉｎ（混合気体流量は０．８Ｌ／ｍｉｎ）になるよう設定し、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を反応管４に照射して２２０℃まで昇温させた後、２２０℃で６０分間加熱を行い二酸化炭素の還元反応を行った。
【００４４】
６０分間の加熱中、反応気体を反応気体採取手段８より０．２ｍｌずつ３回採取し、ガスクロマトグラフィーにて気体組成を分析し、反応気体中のメタノールを同定・定量した（メタノールは３回の測定の平均値として、容量％で求めた）。
得られたメタノールの容量％は、０．１４％であった。したがって、この値より求めたメタノールの転化率は、０．６％であった。
【００４５】
（試験例２）
二酸化炭素／水素＝２０／８０（体積比）割合で混合気体を調製し、流速を二酸化炭素換算流量が０．２Ｌ／ｍｉｎ（混合気体流量は１．０Ｌ／ｍｉｎ）になるよう設定した以外は、試験例１と同様にして、二酸化炭素の還元反応を行った。
ガスクロマトグラフィーにより求めた、メタノールの容量％は、０．１７％であった。したがって、この値より求めたメタノールの転化率は、０．９％であった。
【００４６】
（試験例３）
二酸化炭素／水素＝１５／８５（体積比）割合で混合気体を調製し、流速を二酸化炭素換算流量が０．２Ｌ／ｍｉｎ（混合気体流量は１．４Ｌ／ｍｉｎ）になるよう設定した以外は、試験例１と同様にして、二酸化炭素の還元反応を行った。
ガスクロマトグラフィーにより求めた、メタノールの容量％は、０．２０％であった。したがって、この値より求めたメタノールの転化率は、１．３％であった。
【００４７】
（試験例４）
二酸化炭素／水素＝１０／９０（体積比）割合で混合気体を調製し、流速を二酸化炭素換算流量が０．２Ｌ／ｍｉｎ（混合気体流量は２．０Ｌ／ｍｉｎ）になるよう設定した以外は、試験例１と同様にして、二酸化炭素の還元反応を行った。
ガスクロマトグラフィーにより求めた、メタノールの容量％は、０．１６％であった。したがって、この値より求めたメタノールの転化率は、１．６％であった。
【００４８】
（試験例５）
反応系へのガス充填量が４９Ｌの装置において、反応管を通過した混合気体が循環でき、生成したメタノールを混合気体の循環配管の途中でインピンジャーで捕集するように設計された装置を用いて、二酸化炭素／水素＝２５／７５（体積比）割合で混合気体を調製し、装置手前のレギュレーター（調整弁）にて圧力調整しながら、反応管内の圧力が０．８ＭＰａになるように設定した。
マスフローコントローラーにて、流速を二酸化炭素換算流量が０．２Ｌ／ｍｉｎ（混合気体流量は０．８Ｌ／ｍｉｎ）になるよう設定し、混合気体を反応管に導入し、周波数２．４５ＧＨｚのマイクロ波を照射して２２０℃まで昇温させた後、２２０℃で２時間に渡って混合気体を反応管に循環させながら二酸化炭素の還元反応を行った。
反応終了後、インピンジャーに捕集されたメタノールの重量を測定し、反応管に導入した二酸化炭素の量に基づき求めた、メタノール転化量は２．８％であった。
【００４９】
（試験例６）
二酸化炭素／水素＝２０／８０（体積比）割合で混合気体を調製し、流速を二酸化炭素換算流量が０．２Ｌ／ｍｉｎ（混合気体流量は１．０Ｌ／ｍｉｎ）になるよう設定した以外は、試験例５と同様にして、二酸化炭素の還元反応を行った。
捕集されたメタノール量より求めた、メタノールの転化率は４．３％であった。
【００５０】
（試験例７）
二酸化炭素／水素＝１５／８５（体積比）割合で混合気体を調製し、流速を二酸化炭素換算流量が０．２Ｌ／ｍｉｎ（混合気体流量は１．４Ｌ／ｍｉｎ）になるよう設定した以外は、試験例５と同様にして、二酸化炭素の還元反応を行った。
捕集されたメタノール量より求めた、メタノールの転化率は６．９％であった。
【００５１】
（試験例８）
二酸化炭素／水素＝１０／９０（体積比）割合で混合気体を調製し、流速を二酸化炭素換算流量が０．２Ｌ／ｍｉｎ（混合気体流量は２．０Ｌ／ｍｉｎ）になるよう設定した以外は、試験例５と同様にして、二酸化炭素の還元反応を行った。
捕集されたメタノール量より求めた、メタノールの転化率は１２．０％であった。
【００５２】
（実施例１）
試験例１〜４で得られたメタノールの容量％の測定値を用いて、試験例５〜８で用いた反応装置および条件、すなわち反応管容量４９Ｌ、反応圧力０．８ＭＰａ、反応気体を循環させ、総反応時間２時間での、メタノール転化率をシミュレーションした。結果を表１および図２に示す。
【００５３】
【表１】
2010202590.tif 000003
【００５４】
上記の結果より、二酸化炭素と水素の混合気体を、触媒を充填した反応管に導入し、マイクロ波加熱により、二酸化炭素を還元してメタノールに転化する反応において、混合気体を触媒と1度だけ接触させる１パス反応での結果に基づき、反応管の容量、反応圧力、混合気体流量、総反応時間を因子として、より大きな反応管で、より高圧下で、かつ混合気体を循環することでより反応時間を長くした場合の、メタノール転化率を精度よくシミュレーションできることが判る。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明の二酸化炭素のメタノールへの転化率シミュレーション方法を用いることにより、反応装置の大きさや反応条件（反応圧力、反応時間等）を変化させた場合の、メタノール転化率を予測することができるので、装置設計の効率化を図ることができ、ひいては二酸化炭素の低減かつ有効利用策として、地球環境の保護に大いに役立つものである。
【符号の説明】
【００５６】
１  二酸化炭素の流量調整手段
２  還元性気体の流量調整手段
３  気体混合部
４  反応管
４７  圧力測定手段
４８  レギュレーター
５  マイクロ波装置
６  反応部
７  リボンヒーター
８  反応気体採取手段
【図１】
2010202590.tif 000004
【図２】
2010202590.tif 000005