JPH09268144A - 化学エネルギーを用いる熱回収と熱利用の方法 - Google Patents
化学エネルギーを用いる熱回収と熱利用の方法Info
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- JPH09268144A JPH09268144A JP8081364A JP8136496A JPH09268144A JP H09268144 A JPH09268144 A JP H09268144A JP 8081364 A JP8081364 A JP 8081364A JP 8136496 A JP8136496 A JP 8136496A JP H09268144 A JPH09268144 A JP H09268144A
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- heat
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
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- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】熱エネルギーと化学エネルギー変換システムに
おいて、熱回収温度の下限の低下を図り、装置コストお
よび操業費等の点から熱利用性の高い方法を提供する。 【解決手段】 (1)および (2)式により熱回収を行い、
(3)式により熱利用を行うことを特徴とする化学エネル
ギーを用いる熱回収と熱利用の方法 ２ＣＨ3 ＯＨ → ＨＣＯＯＣＨ3 ＋ ２Ｈ2 (1) Ｈ2 Ｏ ＋ ＨＣＯＯＣＨ3 → ＣＨ3 ＯＨ ＋ ＨＣＯＯＨ (2) ＨＣＯＯＨ ＋ ２Ｈ2 → Ｈ2 Ｏ ＋ ＣＨ3 ＯＨ (3)
おいて、熱回収温度の下限の低下を図り、装置コストお
よび操業費等の点から熱利用性の高い方法を提供する。 【解決手段】 (1)および (2)式により熱回収を行い、
(3)式により熱利用を行うことを特徴とする化学エネル
ギーを用いる熱回収と熱利用の方法 ２ＣＨ3 ＯＨ → ＨＣＯＯＣＨ3 ＋ ２Ｈ2 (1) Ｈ2 Ｏ ＋ ＨＣＯＯＣＨ3 → ＣＨ3 ＯＨ ＋ ＨＣＯＯＨ (2) ＨＣＯＯＨ ＋ ２Ｈ2 → Ｈ2 Ｏ ＋ ＣＨ3 ＯＨ (3)
Description
【０００１】
【発明の属する分野】本発明は、化学エネルギーを用い
て工場廃熱や河川水などの低温熱源の熱利用を行う方法
に関するものである。
て工場廃熱や河川水などの低温熱源の熱利用を行う方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱エネルギーの回収、輸送および
利用方法としては、水蒸気又は熱水を用いる方法が一般
的である。しかしこれらの方法は、熱損失および設備コ
ストの面からの制約が大きく、低温排熱の回収には限界
がある。即ち発電所、製鉄所等のエネルギー多消費型の
各種産業設備では近年省エネルギーが進行し、かなりの
部分の排熱回収が行われているが、 200〜300 ℃以下の
低温排熱は自己設備内で適切に利用する手段がないこと
から廃棄され、そのために大きな冷却負荷を要している
ことが多い。
利用方法としては、水蒸気又は熱水を用いる方法が一般
的である。しかしこれらの方法は、熱損失および設備コ
ストの面からの制約が大きく、低温排熱の回収には限界
がある。即ち発電所、製鉄所等のエネルギー多消費型の
各種産業設備では近年省エネルギーが進行し、かなりの
部分の排熱回収が行われているが、 200〜300 ℃以下の
低温排熱は自己設備内で適切に利用する手段がないこと
から廃棄され、そのために大きな冷却負荷を要している
ことが多い。
【０００３】近年、低温排熱を有効に回収して都市の地
域冷暖房や給湯等に利用する方法として熱エネルギーを
化学エネルギーに変えて熱回収と熱利用を行うことが検
討されている。この方法では熱回収側と熱利用側で熱エ
ネルギーと化学エネルギーの変換が必要であるが、長距
離の輸送と貯蔵が可能であり、輸送および貯蔵での熱損
失が無く、エネルギー密度が大きいことから設備コスト
面からも有利な方法とされている。
域冷暖房や給湯等に利用する方法として熱エネルギーを
化学エネルギーに変えて熱回収と熱利用を行うことが検
討されている。この方法では熱回収側と熱利用側で熱エ
ネルギーと化学エネルギーの変換が必要であるが、長距
離の輸送と貯蔵が可能であり、輸送および貯蔵での熱損
失が無く、エネルギー密度が大きいことから設備コスト
面からも有利な方法とされている。
【０００４】熱エネルギーと化学エネルギーの変換系で
有力なものとしては (i)式のメタノール分解反応と(i')
式のメタノール合成反応を用いる方法が提案されてい
る。 ＣＨ3 ＯＨ → ＣＯ ＋ ２Ｈ2 (i) ＣＯ ＋ ２Ｈ2 → ＣＨ3 ＯＨ (i') この方法は (i)式のメタノール分解反応が吸熱反応であ
ることから (i)式を用いて排熱回収を行い、得られたＣ
Ｏ＋２Ｈ2 を輸送し、熱利用地で(i')式の発熱反応によ
り熱エネルギーの供給が行われる。(i')式により生成し
たメタノールは熱回収地に循環して再利用される。
有力なものとしては (i)式のメタノール分解反応と(i')
式のメタノール合成反応を用いる方法が提案されてい
る。 ＣＨ3 ＯＨ → ＣＯ ＋ ２Ｈ2 (i) ＣＯ ＋ ２Ｈ2 → ＣＨ3 ＯＨ (i') この方法は (i)式のメタノール分解反応が吸熱反応であ
ることから (i)式を用いて排熱回収を行い、得られたＣ
Ｏ＋２Ｈ2 を輸送し、熱利用地で(i')式の発熱反応によ
り熱エネルギーの供給が行われる。(i')式により生成し
たメタノールは熱回収地に循環して再利用される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】(i)式および(i')式を
用いる変換系は、安価で取扱性の良いメタノールを用い
て、容易に反応を行うことができることから、エネルギ
ー変換系として有力と見られるが、次のような課題を有
している。 1).熱回収は (i)式の反応の下限温度により制約される
ことになるが、反応速度等の実用的見地から熱回収の下
限温度は 200℃前後が限界であり、排熱回収として最も
望ましい領域とされている 200〜100 ℃から常温程度の
低温度域での熱回収を行うことができない。 2).熱回収を有効に行うために (i)式の下限温度を低下
させる必要があるが、(i) 式の平衡関係は反応温度を低
下と共にメタノール分解側に著しく不利となる。 3).熱利用の面からは(i')式の反応を高温で行うことが
有利であるが、(i')式の反応の平衡関係は反応温度の上
昇と共にメタノール合成反応が著しく不利となる。また
平衡関係を改善するためにはメタノール合成反応を高圧
下で行うことになるが、装置コストおよび操業費等の点
から熱利用性が低く、反応温度および圧力特性の改善が
望まれる。 本発明の目的は、熱エネルギーと化学エネルギー変換シ
ステムにおいて、熱回収温度の低下を図り、装置コスト
および操業費等の点から熱利用性の高い方法を提供する
ことである。
用いる変換系は、安価で取扱性の良いメタノールを用い
て、容易に反応を行うことができることから、エネルギ
ー変換系として有力と見られるが、次のような課題を有
している。 1).熱回収は (i)式の反応の下限温度により制約される
ことになるが、反応速度等の実用的見地から熱回収の下
限温度は 200℃前後が限界であり、排熱回収として最も
望ましい領域とされている 200〜100 ℃から常温程度の
低温度域での熱回収を行うことができない。 2).熱回収を有効に行うために (i)式の下限温度を低下
させる必要があるが、(i) 式の平衡関係は反応温度を低
下と共にメタノール分解側に著しく不利となる。 3).熱利用の面からは(i')式の反応を高温で行うことが
有利であるが、(i')式の反応の平衡関係は反応温度の上
昇と共にメタノール合成反応が著しく不利となる。また
平衡関係を改善するためにはメタノール合成反応を高圧
下で行うことになるが、装置コストおよび操業費等の点
から熱利用性が低く、反応温度および圧力特性の改善が
望まれる。 本発明の目的は、熱エネルギーと化学エネルギー変換シ
ステムにおいて、熱回収温度の低下を図り、装置コスト
および操業費等の点から熱利用性の高い方法を提供する
ことである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】発明者等は上記の如き課
題を有する熱エネルギーと化学エネルギーの変換システ
ムについて鋭意検討した結果、メタノールの分解によ
る蟻酸メチルと水素の生成反応と蟻酸メチルの加水分
解によるメタノールと蟻酸の生成反応を低温で行うこと
によって熱エネルギーの回収を行い、蟻酸の水素化反
応の反応熱を熱エネルギーとして利用するシステムを用
いることにより、排熱回収とその利用を極めて有利に行
うことができることを見出し、本発明に到達した。
題を有する熱エネルギーと化学エネルギーの変換システ
ムについて鋭意検討した結果、メタノールの分解によ
る蟻酸メチルと水素の生成反応と蟻酸メチルの加水分
解によるメタノールと蟻酸の生成反応を低温で行うこと
によって熱エネルギーの回収を行い、蟻酸の水素化反
応の反応熱を熱エネルギーとして利用するシステムを用
いることにより、排熱回収とその利用を極めて有利に行
うことができることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】即ち本発明は、 (1)および (2)式により熱
回収を行い、 (3)式により熱利用を行うことを特徴とす
る化学エネルギーを用いる熱回収と熱利用の方法であ
る。 ２ＣＨ3 ＯＨ → ＨＣＯＯＣＨ3 ＋ ２Ｈ2 (1) Ｈ2 Ｏ ＋ ＨＣＯＯＣＨ3 → ＣＨ3 ＯＨ ＋ ＨＣＯＯＨ (2) ＨＣＯＯＨ ＋ ２Ｈ2 → Ｈ2 Ｏ ＋ ＣＨ3 ＯＨ (3)
回収を行い、 (3)式により熱利用を行うことを特徴とす
る化学エネルギーを用いる熱回収と熱利用の方法であ
る。 ２ＣＨ3 ＯＨ → ＨＣＯＯＣＨ3 ＋ ２Ｈ2 (1) Ｈ2 Ｏ ＋ ＨＣＯＯＣＨ3 → ＣＨ3 ＯＨ ＋ ＨＣＯＯＨ (2) ＨＣＯＯＨ ＋ ２Ｈ2 → Ｈ2 Ｏ ＋ ＣＨ3 ＯＨ (3)
【０００８】
【発明の実施の形態】まず (1)式のメタノールの分解に
よる蟻酸メチルと水素の生成反応は、メタノールの脱水
素反応として知られており、通常、銅系触媒が用いられ
100〜200 ℃の液相反応で反応蒸留により蟻酸メチルと
水素を分離しながら反応が行われる。(2)式の蟻酸メチ
ルの加水分解による蟻酸とメタノールを生成する反応
は、蟻酸自体が触媒となり、90〜140 ℃で反応が行われ
る。また例えば特開昭55-27171号に記載されているよう
に、蒸留により反応生成物から未反応蟻酸メチルや水を
分離回収しながら反応を行うことができる。(3)式の蟻
酸と水素からメタノールと水を生成する反応には、Ｎｉ
系触媒が用いられ、水素分圧50〜100 気圧の加圧下、温
度 250〜400 ℃で反応が行われる。
よる蟻酸メチルと水素の生成反応は、メタノールの脱水
素反応として知られており、通常、銅系触媒が用いられ
100〜200 ℃の液相反応で反応蒸留により蟻酸メチルと
水素を分離しながら反応が行われる。(2)式の蟻酸メチ
ルの加水分解による蟻酸とメタノールを生成する反応
は、蟻酸自体が触媒となり、90〜140 ℃で反応が行われ
る。また例えば特開昭55-27171号に記載されているよう
に、蒸留により反応生成物から未反応蟻酸メチルや水を
分離回収しながら反応を行うことができる。(3)式の蟻
酸と水素からメタノールと水を生成する反応には、Ｎｉ
系触媒が用いられ、水素分圧50〜100 気圧の加圧下、温
度 250〜400 ℃で反応が行われる。
【０００９】本発明の方法においては (1)式および (2)
式によるメタノールから蟻酸の生成反応により化学エネ
ルギーを用いて工場廃熱や河川水などの低温熱源からの
熱回収が行われ、 (3)式の反応が高温で行われるので低
温熱源が化学エネルギーを用いて有効に熱利用されるこ
とになる。本発明の方法では特に (2)式の反応が低温で
行われるので、低温熱源が有効に回収されること、従来
のメタノール合成反応の場合のようにＣＯガスを用い
ず、水素はクリーンガスであるので操作性が容易である
こと、メタノールおよび蟻酸が液体なので貯蔵・輸送が
容易であることなどの特徴を有する。
式によるメタノールから蟻酸の生成反応により化学エネ
ルギーを用いて工場廃熱や河川水などの低温熱源からの
熱回収が行われ、 (3)式の反応が高温で行われるので低
温熱源が化学エネルギーを用いて有効に熱利用されるこ
とになる。本発明の方法では特に (2)式の反応が低温で
行われるので、低温熱源が有効に回収されること、従来
のメタノール合成反応の場合のようにＣＯガスを用い
ず、水素はクリーンガスであるので操作性が容易である
こと、メタノールおよび蟻酸が液体なので貯蔵・輸送が
容易であることなどの特徴を有する。
【００１０】
【実施例】次に実施例により本発明を更に詳しく説明す
る。但し本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
る。但し本発明はこれらの実施例に限定されるものでは
ない。
【００１１】実施例１〔 (1)式の反応例〕 内径14mmの反応管に Cu-Zn-Al-P-Li触媒を20ml充填して
(1)式によるメタノール脱水素反応を行った。メタノー
ル供給ＧＨＳＶ 3500 Hr-1とし、圧力 5気圧、180℃で
反応を行い、メタノール転化率が35.5%(平衡転化率37.6
%)、蟻酸メチル選択率が 95.0%であった。
(1)式によるメタノール脱水素反応を行った。メタノー
ル供給ＧＨＳＶ 3500 Hr-1とし、圧力 5気圧、180℃で
反応を行い、メタノール転化率が35.5%(平衡転化率37.6
%)、蟻酸メチル選択率が 95.0%であった。
【００１２】実施例２〔 (2)式の反応例〕 ＳＵＳ製オートクレーブに蟻酸メチル 900g 、水 392g
を入れ、10気圧 120℃で 5時間反応を行った。得られた
生成反応液の組成は、蟻酸8.8wt%、蟻酸メチル25.8wt
%、メタノール6.2wt%、水 59.2wt%であった。
を入れ、10気圧 120℃で 5時間反応を行った。得られた
生成反応液の組成は、蟻酸8.8wt%、蟻酸メチル25.8wt
%、メタノール6.2wt%、水 59.2wt%であった。
【００１３】実施例３〔 (3)式の反応例〕 ＳＵＳ製オートクレーブに蟻酸460g、 Ni-K/Al2 O3 触
媒 7g を入れ、水素で60気圧に加圧しながら 350℃で 5
時間反応を行った。得られた生成反応液の組成は、蟻酸
76.7wt%、メタノール 14.9wt%、水8.4wt%であった。
媒 7g を入れ、水素で60気圧に加圧しながら 350℃で 5
時間反応を行った。得られた生成反応液の組成は、蟻酸
76.7wt%、メタノール 14.9wt%、水8.4wt%であった。
【００１４】
【発明の効果】本発明の方法ではメタノールから蟻酸お
よび蟻酸メチルを媒体とする反応の熱利用を行うことに
より、従来熱利用が困難であった低温の熱源から熱回収
を行い、蟻酸と水素からメタノールを生成する反応によ
り高温でスチームや熱水発生させることがでいるので、
工場や都市部の熱需要地での種々の熱源や冷暖房に有効
に用いることができる。本発明の方法は比較的低圧の温
和な条件で反応が行われるので装置コストが少なくて済
み、また液相反応として反応蒸留を用いれば効率良く熱
回収と熱利用を行うことができるので、省エネルギー対
策として極めて優れた方法である。
よび蟻酸メチルを媒体とする反応の熱利用を行うことに
より、従来熱利用が困難であった低温の熱源から熱回収
を行い、蟻酸と水素からメタノールを生成する反応によ
り高温でスチームや熱水発生させることがでいるので、
工場や都市部の熱需要地での種々の熱源や冷暖房に有効
に用いることができる。本発明の方法は比較的低圧の温
和な条件で反応が行われるので装置コストが少なくて済
み、また液相反応として反応蒸留を用いれば効率良く熱
回収と熱利用を行うことができるので、省エネルギー対
策として極めて優れた方法である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年４月４日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】(i)式および(i')式を
用いる変換系は、安価で取扱性の良いメタノールを用い
て、容易に反応を行うことができることから、エネルギ
ー変換系として有力と見られるが、次のような課題を有
している。 1).熱回収は (i)式の反応の下限温度により制約される
ことになるが、反応速度等の実用的見地から熱回収の下
限温度は 200℃前後が限界であり、排熱回収として最も
望ましい領域とされている 200〜100 ℃から常温程度の
低温度域での熱回収を行うことができない。 2).熱回収を有効に行うために (i)式の下限温度を低下
させる必要があるが、(i) 式の平衡関係は反応温度の低
下と共にメタノール分解側に著しく不利となる。 3).熱利用の面からは(i')式の反応を高温で行うことが
有利であるが、(i')式の反応の平衡関係は反応温度の上
昇と共にメタノール合成反応が著しく不利となる。また
平衡関係を改善するためにはメタノール合成反応を高圧
下で行うことになるが、装置コストおよび操業費等の点
から熱利用性が低く、反応温度および圧力特性の改善が
望まれる。 本発明の目的は、熱エネルギーと化学エネルギー変換シ
ステムにおいて、熱回収温度の低下を図り、装置コスト
および操業費等の点から熱利用性の高い方法を提供する
ことである。
用いる変換系は、安価で取扱性の良いメタノールを用い
て、容易に反応を行うことができることから、エネルギ
ー変換系として有力と見られるが、次のような課題を有
している。 1).熱回収は (i)式の反応の下限温度により制約される
ことになるが、反応速度等の実用的見地から熱回収の下
限温度は 200℃前後が限界であり、排熱回収として最も
望ましい領域とされている 200〜100 ℃から常温程度の
低温度域での熱回収を行うことができない。 2).熱回収を有効に行うために (i)式の下限温度を低下
させる必要があるが、(i) 式の平衡関係は反応温度の低
下と共にメタノール分解側に著しく不利となる。 3).熱利用の面からは(i')式の反応を高温で行うことが
有利であるが、(i')式の反応の平衡関係は反応温度の上
昇と共にメタノール合成反応が著しく不利となる。また
平衡関係を改善するためにはメタノール合成反応を高圧
下で行うことになるが、装置コストおよび操業費等の点
から熱利用性が低く、反応温度および圧力特性の改善が
望まれる。 本発明の目的は、熱エネルギーと化学エネルギー変換シ
ステムにおいて、熱回収温度の低下を図り、装置コスト
および操業費等の点から熱利用性の高い方法を提供する
ことである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１４】
【発明の効果】本発明の方法ではメタノールから蟻酸お
よび蟻酸メチルを媒体とする反応の熱利用を行うことに
より、従来熱利用が困難であった低温の熱源から熱回収
を行い、蟻酸と水素からメタノールを生成する反応によ
り高温でスチームや熱水を発生させることができるの
で、工場や都市部の熱需要地での種々の熱源や冷暖房に
有効に用いることができる。本発明の方法は比較的低圧
の温和な条件で反応が行われるので装置コストが少なく
て済み、また液相反応として反応蒸留を用いれば効率良
く熱回収と熱利用を行うことができるので、省エネルギ
ー対策として極めて優れた方法である。
よび蟻酸メチルを媒体とする反応の熱利用を行うことに
より、従来熱利用が困難であった低温の熱源から熱回収
を行い、蟻酸と水素からメタノールを生成する反応によ
り高温でスチームや熱水を発生させることができるの
で、工場や都市部の熱需要地での種々の熱源や冷暖房に
有効に用いることができる。本発明の方法は比較的低圧
の温和な条件で反応が行われるので装置コストが少なく
て済み、また液相反応として反応蒸留を用いれば効率良
く熱回収と熱利用を行うことができるので、省エネルギ
ー対策として極めて優れた方法である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０７Ｃ 69/06 Ｃ０７Ｃ 69/06
Claims (3)
- 【請求項１】 (1)および (2)式により熱回収を行い、
(3)式により熱利用を行うことを特徴とする化学エネル
ギーを用いる熱回収と熱利用の方法 ２ＣＨ3 ＯＨ → ＨＣＯＯＣＨ3 ＋ ２Ｈ2 (1) Ｈ2 Ｏ ＋ ＨＣＯＯＣＨ3 → ＣＨ3 ＯＨ ＋ ＨＣＯＯＨ (2) ＨＣＯＯＨ ＋ ２Ｈ2 → Ｈ2 Ｏ ＋ ＣＨ3 ＯＨ (3) - 【請求項２】 (1)式および／または (2)式の反応を液相
で行う請求項１の化学エネルギーの用いる熱回収と熱利
用の方法 - 【請求項３】 (1)式および／または (2)式の反応を液相
で行い、反応蒸留により反応生成物を分離する請求項２
の化学エネルギーの用いる熱回収と熱利用の方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8081364A JPH09268144A (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 化学エネルギーを用いる熱回収と熱利用の方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8081364A JPH09268144A (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 化学エネルギーを用いる熱回収と熱利用の方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09268144A true JPH09268144A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=13744283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8081364A Pending JPH09268144A (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | 化学エネルギーを用いる熱回収と熱利用の方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09268144A (ja) |
-
1996
- 1996-04-03 JP JP8081364A patent/JPH09268144A/ja active Pending
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