(57)【要約】  粗製合成ガスから精製した水素及び精製した一酸化炭素を得る方法である。水素、一酸化炭素及びメタンを含む第１の粗製合成ガス流を第１の分離域を通過させて、前記第１の粗製合成ガス流を、水素を含む第１の流れと一酸化炭素及びメタンを含む第２の流れに分離される。一酸化炭素及びメタンを含む前記第２の流れを熱改質して生出させた、水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む第２の粗製合成ガス流を第２の分離域を通過させて、前記第２の粗製合成ガス流は、一酸化炭素を含む流れと水素及び二酸化炭素を含む流れに分離される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粗製合成ガスから精製した水素及び精製した一酸化炭素を得る方法であって、
（ａ）水素、一酸化炭素及びメタンを含む第１の粗製合成ガス流を第１の分離域を通過させて、前記第１の粗製合成ガス流を、水素を含む第１の流れと一酸化炭素及びメタンを含む第２の流れに分離させる工程；
（ｂ）一酸化炭素及びメタンを含む前記第２の流れを熱改質して、水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を含む第２の粗製合成ガス流を生出する工程；及び
（ｃ）前記第２の粗製合成ガス流を第２の分離域を通過させて、前記第２の粗製合成ガス流を、一酸化炭素を含む流れと水素及び二酸化炭素を含む流れに分離させる工程；
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記工程（ａ）において得られた水素を含む前記第１の流れを第３の分離域を通過させて、水素を含む第２の流れと二酸化炭素及び一酸化炭素を含む排ガス流れを得る工程を更に備え、前記第２の流れに含まれる水素は、前記第１の流れに含まれる水素よりも純度が高いことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記工程（ｂ）において、酸素及び水蒸気の存在下で一酸化炭素及びメタンを含む前記第２の流れを水蒸気改質することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記工程（ｂ）において、酸素、水蒸気及び二酸化炭素の存在下で一酸化炭素及びメタンを含む前記第２の流れを水蒸気改質することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の分離域は、水素を透過し、一酸化炭素及びメタンを保持する膜を備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記工程（ｃ）における水素及び二酸化炭素を含む前記流れは、更に水を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２の分離域は、水素、二酸化炭素及び水を透過し、一酸化炭素を透過しない少なくとも１つの膜を備えていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記工程（ｂ）において、触媒の存在下で一酸化炭素及びメタンを含む前記第２の流れを熱改質することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の分離域は、一酸化炭素圧力スイング吸着域を備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の分離域は、（ｉ）水素を透過し、一酸化炭素及びメタンを保持する膜、及び（ｉｉ）一酸化炭素圧力スイング吸着域を備えていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
一酸化炭素を含む前記流れを第４に分離域を通して、一酸化炭素から不純物を分離する工程（ｄ）を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記第３の分離域は、圧力スイング吸着域を備えていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
前記第３の分離域は、溶剤スクラバー装置を備えていることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項１４】
前記溶剤スクラバー装置は、冷却メタノール・スクラバー装置であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書は、優先権主張した２０１２年９月２６日提出の米国仮出願番号６１／７０５，７２８の内容をそのまま引用して組み込んだ。
【０００２】
本発明は、粗製合成ガスからのガス成分の分離に関する。特に本発明は、原料の粗製合成ガスから水素及び一酸化炭素ガスの流れを分離するために、膜を備えることもある分離域又は分離システムの使用に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】本発明の第１の非限定的な方法の実施例示す模式図
【図２】本発明の第２の非限定的な方法の実施例示す模式図
【発明を実施するための形態】
【０００４】
本発明では、粗製合成ガスから精製した水素及び精製した一酸化炭素を得る方法を提供することもできる。その方法は、水素、一酸化炭素及びメタン、更にはその他少量のガス成分を含む第１の粗製合成ガス流を第１の分離域を通す工程を含んでいる。第１の粗製合成ガス流は、水素から成る第１の流れ及び一酸化炭素及びメタンから成る第２の流れへと分離される。一酸化炭素及びメタンから成る第２の流れは熱改質（触媒の存在下の場合もある）されて、水素、一酸化炭素及び二酸化炭素から成る第２の粗製合成ガス流となる。第２の粗製合成ガス流は、第２の分離域を通して、一酸化炭素から成る流れと水素及び二酸化炭素から成る流れに分離される。
【０００５】
非限定的な実施態様では、第１の分離域は、水素を透過し、一酸化炭素及びメタンを保持する膜を備えている。従って、第１の粗製合成ガス流を膜表面に流すと、水素が膜を通過するのに対し、一酸化炭素及びメタンは膜上に保持される。このような膜には、ＰＲＩＳＭ（登録商標名）、ＰＯＬＹＳＥＰ（登録商標名）、ＶＡＰＯＲＳＥＰ（登録商標名）のような中空糸膜、他の高分子膜、螺旋状に巻いた膜、セラミック膜、金属膜又は水素に富んだガスを透過させ、一酸化炭素に富んだガス又は一酸化炭素及びメタンに富んだガスを保持する他の分離システムが含まれるが、これらに限定されるものではない。米国特許第８０８０６９３号明細書にはそのような膜の例が記載されている。
【０００６】
別の非限定的な実施態様では、第１の分離域は膜に加えて、第１の分離域を加熱する熱交換器を備えている。別のある非限定的な実施態様では、第１の分離域において合成ガスを加熱するように、熱交換器に水蒸気（又は別の熱媒体）が注入される。非限定的な実施態様によっては、電気又は直燃焼の熱源を用いて合成ガスを加熱してもよい。
【０００７】
更に別の非限定的な実施態様では、第１の分離域はコアレッシング・フィルター及び微粒子フィルターを備えている。コアレッシング・フィルター及び微粒子フィルターは、条件及び供給するガスの純度に応じて、単一のフィルター装置の部品でも、別の装置でもよい。
【０００８】
更に別の非限定的な実施態様では、第１の分離域はコアレッシング・フィルター、微粒子フィルター、水蒸気が注入される熱交換器及び水素を透過するが一酸化炭素及びメタンを保持する膜を備えている。また、別の非限定的な実施態様では、窒素が膜に保持される。
【０００９】
ある非限定的な実施態様では、第１の分離域は、約４〜約４５０℃の温度、約１００〜１２５０ｐｓｉの圧力において操作される。別の非限定的な実施態様では、第１の分離域は、約２５〜約２５０℃の温度、約２００〜１１００ｐｓｉの圧力において操作される。
【００１０】
ある別の非限定的な実施態様では、水素を含む流れを第１の分離域から取出して、第３の分離域を通して水素を含む第２の流れ及び二酸化炭素及び一酸化炭素を含む排ガス流（ｔａｉｌ  ｇａｓ  ｓｔｒｅａｍ）を得る。第２の流れに含まれる水素は、第１の流れに含まれる水素よりも純度が高い。
【００１１】
ある非限定的な実施態様では、例えば酢酸からアルコールを生成する水素添加分解反応に用いる精製した水素流を提供できるように、第３の分離域は二酸化炭素、一酸化炭素及び他の汚染物質を分離する圧力スイング吸着装置又はＰＳＡ装置を備えている。
【００１２】
ある非限定的な実施態様では、圧力スイング吸着装置又はＰＳＡ装置は、例えば、金属有機構造体又はＭＯＦ、大きな表面域、構造的な柔軟性及び／開放された金属陽イオンサイトを有する吸収剤、活性アルミナ、活性炭及び／又はゼオライトなど１つ又はそれ以上の吸着剤を充填した、１つ又はそれ以上の吸着槽を備えている。第１の分離域からの水素に富んだガスが圧力スイング吸着装置を通過すると、二酸化炭素、一酸化炭素などの不純物、及びメタン炭化水素及び水などの不純物が選択的に吸着され、一時的に昇圧された状態で高純度（例えば、９９．９９％）の水素ガスが圧力スイング吸着装置を通過することになる。
【００１３】
ある非限定的な実施態様においては、第３の分離域は、水素に富んだ流れから不純物を分離する、溶剤スクラバー装置を備えている。そのような不純物には、二酸化炭素、メタン、アルカン、アルケンが含まれるが、これらに限定されるものではない。これらの不純物は下流で使用してもよい。
【００１４】
別の非限定的な実施態様では、溶媒スクラバー装置は、冷却メタノール・スクラバー装置である。また、別の非限定的な実施態様では、第３の分離域は、１つ又はそれ以上の吸着槽、冷凍及び熱交換装置、ストリッピング又は脱着カラム及び／又はメタノール循環ポンプ設備と共に用いるメタノール・スクラバー装置を備えている。
【００１５】
また、別の非限定的な実施態様では、第３の分離域は、水素に対しては透過性であるが、他のガスに対しての透過性は無視できる１つ又はそれ以上の膜を備えている。このような膜には、ＶＡＰＯＲＳＥＰ（登録商標名）膜及びＧｅｎｅｒｏｎ  ＩＧＳ社の膜などの高分子から形成した膜、パラジウム又はパラジウム−イットリウム合金、銅、ルテニウム、インジウム及び／又は銀などの金属又は金属合金から形成した膜を備えているが、これらに限定されるものではない。そのような膜の例には、Ｈｙ９社のパラジウム膜、Ｂｕｒｋｈａｎｏｖ，  ｅｔ  ａｌ．，  Ｐｌａｔｉｎｕｍ  Ｍｅｔａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ，  Ｖｏｌ．５５，  Ｎｏ．１，  ｐｇｓ．３−１２  （２０１１）に記載のパラジウム合金膜がある。
【００１６】
第１の分離域において水素に富んだガスから分離された一酸化炭素及びメタンは、（触媒の存在下でもよいが）熱改質されて、水素、一酸化炭素及び二酸化炭素を含んでいる第二の粗製合成ガス流が得られる。水蒸気、酸素又は酸素と水蒸気、又は水蒸気と二酸化炭素、又は水蒸気、酸素及び二酸化炭素の存在下において、熱改質を行ってもよい。
【００１７】
ある非限定的な実施態様においては、水蒸気の存在下において、一酸化炭素及びメタンが部分的に酸化及び熱改質される。別の非限定的な実施態様おいては、約５０〜約１３００℃の温度、約３０〜約９００ｐｓｉの圧力において、水蒸気改質が行われる。別の非限定的な実施態様では、約２５０〜約７５０ｐｓｉの圧力において、水蒸気改質が行われる。更に別の非限定的な実施態様では、約２００〜約１０５０℃の温度、約３００〜約６００ｐｓｉの圧力において、水蒸気改質が行われる。また、別の非限定的な実施態様では、約４００〜約１０００℃の温度、約３００〜約４５０ｐｓｉの圧力において、水蒸気改質が行われる。
【００１８】
別の非限定的な実施態様では、触媒の存在下において、一酸化炭素とメタンの熱改質が行われる。触媒としては、ＢＡＳＦ  ＡＴＲの触媒ＲＭ−４７などのニッケルベースの触媒、Ｃ１２などの一次改質触媒、Ｃｌａｒｉｅｎｔ社の改質触媒タイプＣ１４−２ＬＤＰ、Ｃｌａｒｉｅｎｔ社の二次改質触媒タイプＣ１４−４ＧＧ、及びアルファ・アルミナ担体上に分散された低シリカのニッケル酸化物を含む触媒などが使用できるが、これらに限定されるものでは無い。
【００１９】
ある非限定的な実施態様では、水蒸気発生器、熱交換器及び触媒床を有する自熱改質器を備えている自熱改質装置において、水蒸気の存在下において、熱改質が行われる。一酸化炭素、メタンと水蒸気の混合物、又は酸素と水蒸気の混合物、又は酸素、水蒸気と二酸化炭素の混合物を、自熱改質器を通すと、触媒床の存在下において、部分酸化反応及び改質反応が起こる。
【００２０】
自熱改質器は、非限定的な実施態様においては、一酸化炭素とメタン、水蒸気と酸素又は水蒸気、酸素と二酸化炭素を混合する混合物初期投入物の混合域を備えている。次いで、一酸化炭素とメタン、酸素と水蒸気又は酸素、水蒸気及び二酸化炭素は、触媒床を通過する。触媒床は、部分酸化反応及び熱生成が起こる短い導入部を備えている。触媒床の導入部における、部分酸化反応熱の伝導と対流により、改質反応に必要な熱が生成される。６００℃よりも高い温度において改質が行われる場合には、輻射も起こる。
【００２１】
改質器の導入部においては、次のような燃焼反応が起こる。
２ＣＨ４＋Ｏ２  ⇒  ２ＣＯ＋４Ｈ２
ＣＨ４＋２Ｏ２  ⇒  ＣＯ２＋２Ｈ２Ｏ
ＣｎＨ（２ｎ＋２）＋［ｎ＋（（２ｎ＋２）／４）］Ｏ２  ⇒  ｎＣＯ２＋（（２ｎ＋２）／２）Ｈ２Ｏ
ここでｎは１以上の整数である。
ＣｎＨ（２ｎ）＋［ｎ＋（ｎ／２）］Ｏ２  ⇒  ｎＣＯ２＋ｎＨ２Ｏ
ここでｎは２以上の整数である。
２ＣＯ＋Ｏ２  ⇒  ２ＣＯ２
２Ｈ２＋Ｏ２  ⇒  ２Ｈ２Ｏ
【００２２】
改質反応域においては、次のような反応が起こる。
ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ  ⇔  ＣＯ＋３Ｈ２
Ｈ２Ｏ＋ＣＯ    ⇔  Ｈ２＋ＣＯ２
ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ  ⇔  ４Ｈ２＋ＣＯ２
【００２３】
このように、自熱改質器においては、一酸化炭素、水素及び二酸化炭素を含み且つ水も含むこともある第２の粗製合成ガス流が形成される。第２の粗製合成ガス流を第２の分離域を通過させる前に、過剰な水が分離される。次いで、２の粗製合成ガス流は第２の分離域を通過させて、一酸化炭素を含む流れと水素及び二酸化炭素を含む流れとに分離される。ある非限定的な実施態様では、水素及び二酸化炭素を含む流れには更に水を含む。
【００２４】
ある非限定的な実施態様では、第２の分離域は、水素は透過するが一酸化炭素を保持する少なくとも１つの膜を含んでいる。この膜は、水素の大部分と二酸化炭素の一部を一酸化炭素及び存在する他の成分から分離する。ある非限定的な実施態様では、この膜は、第１の分離域において用いられる膜から選択した１つ膜又は一連の膜でもよい。しかしながら、当然のことであるが、第１及び第２の分離域において用いる膜は、ここで述べた膜に限定されるものではない。
【００２５】
ある非限定的な実施態様においては、第２の分離域は、更に水蒸気又は他の加熱されたガスが注入される熱交換器を備えている。代わりに、電気又は直火により加熱してもよい。別の非限定的な実施態様においては、第２の分離域は、更にコアレッシング・フィルター及び微粒子フィルターを備えている。コアレッシング・フィルター及び微粒子フィルターは、条件及び供給されるガスの純度に応じて、単一のフィルター装置の一部でも、分離されたフィルター装置でもよい。
【００２６】
更に別の非限定的な実施態様においては、第２の分離域は、コアレッシング・フィルター、微粒子フィルター、熱交換器及び水素、二酸化炭素及び水を透過し、一酸化炭素を保持する膜を備えている。
【００２７】
ある非限定的な実施態様においては、第２の分離域は、約４〜約１２０℃の温度、約１０〜約１２５０ｐｓｉの圧力において操作される。別の非限定的な実施態様においては、第２の分離域は、約５０〜約１００℃の温度、約３００〜約７００ｐｓｉの圧力において操作される。
【００２８】
別の非限定的な実施態様においては、第２の分離域は、水素、二酸化炭素、水及びメタンなど他の成分から一酸化炭素を分離する一酸化炭素減圧スイング吸着域などの一酸化炭素圧力スイング吸着域を備えている。
【００２９】
別の非限定的な実施態様においては、第２の分離域は、上述した１つ又はそれ以上の膜及び上述した１つの圧力スイング吸着域を備えている。
【００３０】
別の非限定的な実施態様においては、第２の分離域の膜に保持され且つ／又は圧力スイング吸着域において他の成分より分離された一酸化炭素を、第２の分離域から取出して、酢酸を生成するアルコールのカルボニル化などの化学反応に用いてもよい。
【００３１】
別の非限定的な実施態様においては、化学反応において一酸化炭素を用いるに先立って、第２の分離域の膜に保持された一酸化炭素、又は水素、二酸化炭素、水及びメタンなどの他の成分から分離された一酸化炭素、を含む一酸化炭素減圧スイング吸着域におけるガス流は、一酸化炭素圧力スイング吸着域、又は一酸化炭素減圧スイング吸着域としての第４の分離域に送られて、一酸化炭素に富んだガスから残留二酸化炭素及びメタンなどの不純物が分離される。
【００３２】
以下図面を用いて、本発明の詳細を説明する。
【実施例１】
【００３３】
図１に示すように、配管１０中の粗製合成ガス流は、膜分離モジュール１１へ送られて、主に水素を含んでいるガス流は、一酸化炭素及びメタンを含む他の成分から分離される。一般に、膜分離モジュール１１は、水素を透過し、一酸化炭素及びメタンには著しく不透過な膜を備えている。このように、粗製合成ガスが、膜分離モジュール１１の膜に接触すると、水素は膜を通過し、一酸化炭素とメタンは膜に保持される。膜分離モジュール１１は、膜以外にコアレッシング・フィルター、微粒子フィルター及び／又は水蒸気が注入される熱交換器を備えてもよい。一般に、膜分離モジュール１１は、約４〜約４５０℃の温度、約１００〜約１２５０ｐｓｉの圧力において操作される。
【００３４】
膜分離モジュール１１を通過した水素を含んでいる流れは、膜分離モジュール１１から取出されて、配管１２を通って水素／圧力スイング吸着モジュール１３へと送られて、更に精製される。
【００３５】
一般に、水素／圧力スイング吸着モジュール１３は、二酸化炭素、一酸化炭素及び他の汚染物質を分離して、精製された水素流れを供給する圧力スイング吸着装置を備えている。圧力スイング吸着装置は、活性炭又はゼオライトなど、１つ又はそれ以上の吸着材が充填された１つ又はそれ以上の吸着装置を含んでもよい。モジュール１３は、圧力スイング吸着装置以外に、コアレッシング・フィルター、微粒子フィルター及び／又は冷却流体が注入される熱交換器を備えてもよい。水素を含んだ流れが圧力スイング吸着モジュール１３を通過すると、二酸化炭素、一酸化炭素などの不純物、残留した水素、メタン、炭化水素及び水が選択的且つ一時的な昇圧状態において吸着され、実質的な純水素ガスは、配管１４を通ってモジュール１３から取出される。精製された水素ガスは多様に用いられる。精製された水素は、例えば、酢酸からアルコールを生出する水添分解反応並びに不飽和炭化水素を飽和炭化水素に転換する水添反応に用いてもよい。不純物は、排ガス流（ｔａｉｌ  ｇａｓ  ｓｔｒｅａｍ）として配管２６を通してモジュール１３から取出される。排ガス流は、燃料として使用するか、又は上流において再使用するか、又は他の化学反応の原料化学品として使用することができるガスの混合物を含んでいる。
【００３６】
膜モジュール１１内の膜に保持された一酸化炭素及びメタンは、配管１５を通してモジュール１１から取出され、自熱改質モジュール１６に送られ、そこで水蒸気改質される。酸素と水蒸気の存在下において、水蒸気改質が行われる。配管１７中の酸素は、酸素圧縮モジュール１８に送られる。圧縮された酸素は、配管１９を通って酸素圧縮モジュール１８から取出され、自熱改質モジュール１６送られる。ボイラー水は、配管２０を通って自熱改質モジュール１６に注入される。
【００３７】
自熱改質モジュール１６は、水蒸気発生器、熱交換器及び触媒床を有する自熱改質器を備えている。自熱改質モジュール１６において、一酸化炭素及びメタンは酸素及び配管２０からのボイラー水より生出された水蒸気と反応して、配管１０からの粗製合成ガスと同じか又は異なった成分の粗製合成ガスが生出される。該粗製ガスは、一酸化炭素、水素及び二酸化炭素、及び水を含むこともある。一般に、自熱改質モジュール１６の改質器は、約２００〜約１３００℃の温度、及び約２５０〜７５０ｐｓｉの圧力において操作される。
【００３８】
自熱改質モジュール１６において、一酸化炭素及びメタンを酸素及び水蒸気と反応させて粗製合成ガスを生出した後、配管２１を通って自熱改質モジュール１６から余剰の水蒸気が取出されると共に、配管２２を通って自熱改質モジュール１６から粗製合成ガスが取出されて、膜分離モジュール２３に送られる。
【００３９】
膜分離モジュール２３は、水素は透過するが、一酸化炭素を保持する膜を備えている。膜分離モジュール２３は、コアレッシング・フィルター、微粒子フィルター及び／又は冷却流体が注入される熱交換器を備えてもよい。粗製合成ガスが膜分離モジュール２３を通過する際に、大部分の水素及び一部の二酸化炭素が、膜により一酸化炭素及びその他の成分から分離される。一般に、膜分離モジュール２３は、約４〜約１２０℃の温度、及び約１０〜１２５０ｐｓｉの圧力において操作される。
【００４０】
水素及び一部の二酸化炭素は、膜分離モジュール２３の膜を通過し、配管２５を通って膜分離モジュール２３から取出されて、配管２６において排ガスと混合される。膜に保持された一酸化炭素に富んだガスは、配管２４を通って膜分離モジュール２３から取出される。取出された一酸化炭素は、種々の化学反応に用いることができる。例えば、一酸化炭素は、酢酸を生成するアルコールのカルボニル化に用いることができる。
【実施例２】
【００４１】
図２に示すように、非限定的な本実施例では、配管１１０中の粗製合成ガス流は、膜分離モジュール１１１へ送られて、主に水素を含んでいるガス流は、一酸化炭素及びメタンを含む他の成分から分離される。膜分離モジュール１１１は、水素を透過し、一酸化炭素及びメタンには著しく不透過な膜を備えている。粗製合成ガスが、膜分離モジュール１１１の膜に接触すると、水素は膜を通過し、一酸化炭素とメタンは膜に保持される。膜分離モジュール１１１は、コアレッシング・フィルター、微粒子フィルター及び／又は水蒸気が注入される熱交換器を備えてもよい。膜分離モジュール１１１は、約４〜約４５０℃の温度、約１００〜約１２５０ｐｓｉの圧力において操作される。
【００４２】
膜分離モジュール１１１を通過した水素を含んでいる流れは、膜分離モジュール１１１から取出されて、配管１１２を通って冷却メタノール・スクラバー・モジュール１１３へと送られて、更に精製される。
【００４３】
一般に、冷却メタノール・スクラバー・モジュール１１３は、二酸化炭素、一酸化炭素及び他の汚染物質を分離して、精製された水素流れを供給する冷却メタノール・スクラバー装置を備えている。モジュール１１３は、冷却メタノール・スクラバー装置以外に、１つ又はそれ以上の吸着槽、冷凍及び熱交換装置、１つ又はそれ以上の回収又は脱離塔、及び／又はメタノール循環ポンプ設備を備えてもよい。水素を含んだ流れが吸着モジュール１１３のスクラバーを通過すると、二酸化炭素、一酸化炭素などの不純物、残留した水素、メタン、炭化水素及び水が分離され、実質的な純水素ガスは、配管１１４を通ってモジュール１１３から取出される。精製された水素ガスは多様に用いられる。不純物は、排ガス流として配管１２６を通してモジュール１１３から取出される。排ガスは、燃料として使用されるか、又は上流において再使用されるか、又は他の化学反応の原料化学品として使用できるガスの混合物を備えている。
【００４４】
膜モジュール１１１内の膜に保持された一酸化炭素及びメタンは、配管１１５を通してモジュール１１１から取出され、自熱改質モジュール１１６に送られ、そこで水蒸気改質される。酸素と水蒸気の存在下において、水蒸気改質が行われる。配管１１７中の酸素は、酸素圧縮モジュール１１８に送られる。圧縮された酸素は、配管１１９を通って酸素圧縮モジュール１１８から取出され、自熱改質モジュール１１６送られる。ボイラー水は、配管１２０を通って自熱改質モジュール１１６に注入される。
【００４５】
自熱改質モジュール１１６は、水蒸気発生器、熱交換器及び触媒床を備えた自熱改質器を備えている。自熱改質モジュール１１６において、一酸化炭素及びメタンは酸素及び配管１２０からのボイラー水より生出された水蒸気と反応して、配管１１０からの粗製合成ガスと同じか又は異なった成分の粗製合成ガスが生出される。該粗製ガスは、一酸化炭素、水素及び二酸化炭素、及び水を含むこともある。自熱改質モジュール１１６の改質器は、約２００〜約１３００℃の温度、及び約２５０〜７５０ｐｓｉの圧力において操作される。
【００４６】
自熱改質モジュール１１６において、一酸化炭素及びメタンを酸素及び水蒸気と反応させて粗製合成ガスを生出した後、配管１２１を通って自熱改質モジュール１１６から余剰の水蒸気が取出されると共に、配管１２２を通って自熱改質モジュール１１６から粗製合成ガスが取出されて、膜分離モジュール１２３に送られる。
【００４７】
膜分離モジュール１２３は、水素は透過するが、一酸化炭素を保持する膜を備えている。膜分離モジュール２３は、コアレッシング・フィルター、微粒子フィルター及び／又は冷却流体が注入される熱交換器を備えてもよい。粗製合成ガスが膜分離モジュール１２３を通過する際に、大部分の水素及び一部の二酸化炭素が、膜により一酸化炭素及びその他の成分から分離される。膜分離モジュール１２３は、約４〜約１２０℃の温度、及び約１０〜１２５０ｐｓｉの圧力において操作される。
【００４８】
水素及び一部の二酸化炭素は、膜分離モジュール１２３の膜を通過し、配管１２５を通って膜分離モジュール１２３から取出されて、配管１２６において排ガスと混合される。膜に保持された一酸化炭素に富んだガスは、配管１２４を通って膜分離モジュール１２３から取出される。取出された一酸化炭素は、上述したように種々の化学反応に用いることができる。
【００４９】
特許及び刊行物（特許出願の公報も含む）は、参考文献として本明細書に組み込んだ。
【００５０】
本発明の範囲は、上述の特定の実施態様に限定されるものではない。上述以外に実行される本発明も以下に述べる特許請求の範囲である。
【符号の説明】
【００５１】
１１、１１１    膜分離モジュール
１３            水素／圧力スイング吸着モジュール
１１３          冷却メタノール・スクラバー・モジュール
１６、１１６    自熱改質モジュール
１８、１１８    酸素圧縮モジュール
２３、１２３    膜分離モジュール
【図１】
2015535792.tif 000003
【図２】
2015535792.tif 000004
【国際調査報告】
2015535792.tif 000005
2015535792.tif 000006