(57)【要約】【課題】天然ガスから液体燃料を製造するに当たり、低コストで収率も良好であり、小規模のプラントにも適した方法及び装置を提供すること。【解決手段】  天然ガスから液体燃料を製造する方法において、天然ガスから分離した低級の脂肪族飽和炭化水素を原料とし、それを所定の触媒の存在下で所定の温度に加熱すると共に所定の電磁波を照射して活性化させて、ラジカルを生成し、得られたラジカルを、所定の触媒の存在下で結合させて、原料の低級脂肪族飽和炭化水素より長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成し、必要に応じて更に、長鎖化された脂肪族飽和炭化水素を霧状にし、原料の低級脂肪族飽和炭化水素から生成したラジカルと反応させて、更に長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
天然ガスから液体燃料を製造する方法であって、
天然ガスから分離した低級の脂肪族飽和炭化水素を原料とし、それを所定の触媒の存在下で所定の温度に加熱すると共に所定の電磁波を照射して活性化させて、ラジカルを生成し、
得られたラジカルを、所定の触媒の存在下で結合させて、原料の低級脂肪族飽和炭化水素より長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成し、
必要に応じて更に、長鎖化された脂肪族飽和炭化水素を霧状にし、原料の低級脂肪族飽和炭化水素から生成したラジカルと反応させて、更に長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成する
ことを特徴とする天然ガスからの液体燃料製造方法。
【請求項２】
原料とする低級脂肪族飽和炭化水素に、メタンを用いる
請求項１に記載の天然ガスからの液体燃料製造方法。
【請求項３】
メタンをメチレンラジカルにするに当たり、ニッケルを触媒に用いる
請求項１または２に記載の天然ガスからの液体燃料製造方法。
【請求項４】
メタンをメチレンラジカルにするに当たり、１０〜６０ＧＨｚ、より好ましくは、１５〜２５ＧＨｚの電磁波を照射する
請求項１ないし３のいずれかに記載の天然ガスからの液体燃料製造方法。
【請求項５】
メチレンラジカルを重合して長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成にするに当たり、ニッケルドラバイトを触媒に用いる
請求項１ないし４のいずれかに記載の天然ガスからの液体燃料製造方法。
【請求項６】
ニッケルドラバイト製触媒に、パウダーにしたニッケルドラバイトをハニカム状に焼成したものを用いる
請求項５に記載の天然ガスからの液体燃料製造方法。
【請求項７】
メチレンラジカルを重合して長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成にするに当たり、ラジカル停止剤または連鎖移動剤を添加して、重合度を調整する
請求項１ないし６のいずれかに記載の天然ガスからの液体燃料製造方法。
【請求項８】
天然ガスから液体燃料を製造する装置であって、
天然ガスから分離した低級の脂肪族飽和炭化水素から成る原料を収容すると共に、接触させる触媒と、加熱して温度調節する加熱手段と、電磁波を照射する電磁波照射手段とを有し、原料とする低級脂肪族飽和炭化水素を活性化してラジカルを生成するラジカル生成部と、
得られたラジカルを収容すると共に、接触させる触媒を有し、原料の低級脂肪族飽和炭化水素より長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成する長鎖脂肪族飽和炭化水素生成部と、
を備えることを特徴とする天然ガスからの液体燃料製造装置。
【請求項９】
長鎖化された脂肪族飽和炭化水素を収容すると共に、霧状にする噴霧手段と、原料の低級脂肪族飽和炭化水素から生成したラジカルを注入するラジカル注入手段とを有し、更に長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成する再重合部を備える
請求項８に記載の天然ガスからの液体燃料製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、天然ガスから液体燃料を製造する方法と、その方法を実施する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体燃料として用いられる天然ガスは、パイプラインやＬＮＧ輸送船などによって輸送されているが、搬送コストが高いため、埋蔵量が大規模なガス田しか採算が合っていない。そのため、世界中に多数ある小規模のガス田は利用されていない。また、そこから発生する天然ガスは、大気中に放出されるか単に燃焼され、地球温暖化の一因にもなっている。
【０００３】
天然ガスには、黒煙や有害物質の元になる硫黄分や窒素分や芳香族炭化水素が殆ど含まれていない。そのため、天然ガスから製造される液体燃料は、燃焼時の排ガスがクリーンで、硫黄酸化物や窒素酸化物を殆ど含まない長所がある。
【０００４】
天然ガスを液化して燃料として活用する従来技術には、天然ガスに含まれる脂肪族炭化水素を一酸化炭素と水素に分解し、それを原料にして長鎖の脂肪族飽和炭化水素を合成し、その後、合成した長鎖脂肪族飽和炭化水素を適度な長さに切断する、という３段階を経る間接的な方法がある。
これを実施するプラントは、大規模かつ複雑なため、建設コストが大きい。また、段階毎に、原料や投入エネルギーに大きなロスが生じる難点がある。
【０００５】
天然ガスを液化して燃料として活用する技術には、特許文献１〜６などもある。
しかし、従来技術では、高コストであり、普及するものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５０６４６  「天然ガスを液化するための装置及びこれと関連した方法」
【特許文献２】特開２００８−５７９６２  「天然ガスの液化方法及び装置」
【特許文献３】特開２００７−２３８６０８  「液化石油ガスの製造方法」
【特許文献４】特開２００６−１８２７９２  「液化石油ガスの製造方法」
【特許文献５】特表平８−５０７３６４  「天然ガスの液化方法および装置」
【特許文献６】特開平７−６２３５６  「メタンを原料とした液状炭化水素の製造方法」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、天然ガスから液体燃料を製造するに当たり、低コストで収率も良好であり、小規模のプラントにも適した方法及び装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を備える。すなわち、本発明の天然ガスからの液体燃料製造方法は、天然ガスから液体燃料を製造する方法であって、天然ガスから分離した低級の脂肪族飽和炭化水素を原料とし、それを所定の触媒の存在下で所定の温度に加熱すると共に所定の電磁波を照射して活性化させて、ラジカルを生成し、得られたラジカルを、所定の触媒の存在下で結合させて、原料の低級脂肪族飽和炭化水素より長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成し、必要に応じて更に、長鎖化された脂肪族飽和炭化水素を霧状にし、原料の低級脂肪族飽和炭化水素から生成したラジカルと反応させて、更に長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成することを特徴とする。
【０００９】
ここで、原料とする低級脂肪族飽和炭化水素に、メタンを用いてもよい。
【００１０】
メタンをメチレンラジカルにするに当たり、ニッケルを触媒に用いてもよい。
【００１１】
メタンをメチレンラジカルにするに当たり、１０〜６０ＧＨｚ、より好ましくは、１５〜２５ＧＨｚの電磁波を照射てもよい。
【００１２】
メチレンラジカルを重合して長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成にするに当たり、ニッケルドラバイトを触媒に用いてもよい。
【００１３】
ニッケルドラバイト製触媒としては、パウダーにしたニッケルドラバイトをハニカム状に焼成したものが好適である。
【００１４】
メチレンラジカルを重合して長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成にするに当たり、ラジカル停止剤または連鎖移動剤を添加して、重合度を調整してもよい。
【００１５】
本発明の天然ガスからの液体燃料製造装置は、天然ガスから液体燃料を製造する装置であって、天然ガスから分離した低級の脂肪族飽和炭化水素から成る原料を収容すると共に、接触させる触媒と、加熱して温度調節する加熱手段と、電磁波を照射する電磁波照射手段とを有し、原料とする低級脂肪族飽和炭化水素を活性化してラジカルを生成するラジカル生成部と、得られたラジカルを収容すると共に、接触させる触媒を有し、原料の低級脂肪族飽和炭化水素より長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成する長鎖脂肪族飽和炭化水素生成部と、を備えることを特徴とする。
【００１６】
ここで、長鎖化された脂肪族飽和炭化水素を収容すると共に、霧状にする噴霧手段と、原料の低級脂肪族飽和炭化水素から生成したラジカルを注入するラジカル注入手段とを有し、更に長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成する再重合部を設けてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、天然ガスから直接的に液体燃料を製造できるので、低コストで済み、また、収率も良好であり、小規模のプラントにも適用でき、天然資源の有効活用に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】ラジカル生成部の要部を示す断面説明図
【図２】長鎖脂肪族飽和炭化水素生成部の要部を示す断面説明図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は下記の例示に限らず、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で、前記文献など従来公知の技術を用いて適宜設計変更可能である。
また、以下の実施例では、装置及び方法の要部を説述するが、装置細部及び周辺装置や標準的に用いられている方法などは、前記文献など従来公知の技術を適宜適用可能である。
【００２０】
図１は、ラジカル生成部の要部を示す断面説明図である。
メタンなど、天然ガスから分離した低級の脂肪族飽和炭化水素から成る原料は、入口（１１）を介して略筒状のラジカル生成管（１２）に流入される。
原料とする脂肪族飽和炭化水素にはエタンやプロパンなども利用でき、反応条件を変えることによって、メタンの場合と同様の方法によって液化できるが、以下の実施例ではメタンの場合を例示して説述する。
【００２１】
入口（１１）の近傍には、電磁波照射手段（１３）が備わり、管（１２）内のメタンに電磁波を照射する。
その電磁波の周波数は、メタン及びメチルラジカルが吸収して活性化する１０〜６０ＧＨｚ、より好ましくは、１５〜２５ＧＨｚが好適である。その強度や出力は、メタンの流量や温度などによって適宜調整する。
【００２２】
ラジカル生成管（１２）の内壁には、ニッケル等の触媒（１４）が設置され、メタン及びメチルラジカルの活性化エネルギーを節減する。
【００２３】
ラジカル生成管（１２）の外壁には、熱伝導材（１５）が設置され、加熱手段（１６）からの熱を、ラジカル生成管（１２）内のメタンに伝導する。加熱手段（１６）による加熱温度は、メタンの流量や、照射電磁波の条件との兼ね合いなどによって適宜調整する。
【００２４】
ラジカル生成管（１２）に流入したメタンは、電磁波照射手段（１３）による電磁波の照射と、触媒（１４）との接触と、加熱手段（１６）による温度調整とを受け、メチレンラジカルになり、出口（１７）を介してラジカル生成管（１２）の外部へ流出される。
なお、不要のガスは、排気管（１８）を介してラジカル生成管（１２）の外部へ流出される。
【００２５】
メタンからメチレンラジカルを選択的に効率良く生成するためには、メタンがラジカル化するのに最適なエネルギーを投入することが重要である。そのためには、温度や電磁波の周波数及び強度や反応時間を最適化することが望まれる。
また、そのエネルギー投入量を節減するために、触媒の担体改良や活性点増加など触媒効率の向上が望まれる。触媒としては、ニッケルの他に、ニッケルを含有する化合物や鉱物や、脂肪族飽和炭化水素のラジカル化に使用可能であると公知なＮ−ヒドロキシフタルイミドなども利用できる。
【００２６】
図２は、長鎖脂肪族飽和炭化水素生成部の要部を示す断面説明図である。
ラジカル生成管（１２）で生成されたメチレンラジカルは、入口（２１）を介して略筒状の長鎖生成管（２２）に流入される。
【００２７】
長鎖生成管（２２）の内壁には、ニッケルドラバイト製の触媒（２３）が設置され、メチレンラジカルを有効に重合して長鎖の脂肪族飽和炭化水素を生成にする。
ニッケルドラバイト製触媒としては、パウダーにしたニッケルドラバイトをハニカム状に焼成したものが好適である。なお、ニッケルドラバイトは、ケイ酸塩鉱物のtourmalineの一種であり、ニッケルを含有する他のケイ酸塩鉱物や化合物なども触媒（２３）に利用可能である。
【００２８】
長鎖化され液化した脂肪族飽和炭化水素は、長鎖生成管（２２）の下部に貯留され、送液管（２４）を介して外部へ送出される。
なお、ラジカルの重合反応は発熱反応なので、長鎖生成管（２２）を冷却して温度調節する手段を、ラジカル生成管（１２）における加熱手段（１６）と同様に付設してもよい。
【００２９】
メチレンラジカルから所望の重合度の長鎖脂肪族飽和炭化水素を効率良く生成にするためには、温度や反応時間を最適化することが望まれる。
また、ラジカル反応の進行を制御する添加剤として、ハイドロキノンなど公知のラジカル停止剤や、四塩化炭素など公知の連鎖移動剤を注入して重合度を調整してもよい。
【００３０】
長鎖生成管（２２）の下部には、還流管（２５）が接続され、長鎖生成管（２２）の上部の副入口（２６）に連通している。生成物の重合度の低かった場合には、還流管（２５）を介して一旦排出し副入口（２６）から、長鎖生成管（２２）へ還流させ、再度メチレンラジカルと反応させる。
還流管（２５）には、冷却手段（２７）とポンプ（２８）が備わり、副入口（２６）の近傍には噴霧手段（２９）が備わり、霧状にして長鎖生成管（２２）へ還流される。
なお、入口（２１）の近傍にも、同様の噴霧手段（２９）を付設してもよい。また、この重合度の低い生成物を還流させる部分は、長鎖生成管（２２）とは別体として構成してもよい。
【００３１】
本発明によると、１０００リットルのメタンから約０．９リットルの軽油が得られる。この収率は、脂肪族炭化水素を一酸化炭素と水素に分解し、それを原料にして長鎖の脂肪族飽和炭化水素を合成し、その後、適度な長さに切断するという３段階を経る間接的な従来の方法の約３倍である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明によると、天然ガスの有効利用の他、環境保全や、新たな化学合成の手段も提供するので、実用的であり産業上利用価値が高い。
【符号の説明】
【００３３】
１１  入口
１２  ラジカル生成管
１３  電磁波照射手段
１４  触媒
１５  熱伝導材
１６  加熱手段
１７  出口
１８  排気管
２１  入口
２２  長鎖生成管
２３  触媒
２４  送液管
２５  還流管
２６  副入口
２７  冷却手段
２８  ポンプ
２９  噴霧手段
【図１】
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【図２】
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