[go: up one dir, main page]

CN115678627A - 燃料制造设备 - Google Patents

燃料制造设备 Download PDF

Info

Publication number
CN115678627A
CN115678627A CN202210900107.6A CN202210900107A CN115678627A CN 115678627 A CN115678627 A CN 115678627A CN 202210900107 A CN202210900107 A CN 202210900107A CN 115678627 A CN115678627 A CN 115678627A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon dioxide
ethanol
unit
exhaust gas
generator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202210900107.6A
Other languages
English (en)
Inventor
海田启司
平沢崇彦
保谷典子
加藤秀雄
久野央志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN115678627A publication Critical patent/CN115678627A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C25B15/081—Supplying products to non-electrochemical reactors that are combined with the electrochemical cell, e.g. Sabatier reactor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L1/00—Liquid carbonaceous fuels
    • C10L1/04—Liquid carbonaceous fuels essentially based on blends of hydrocarbons
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07C—ACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C1/00—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon
    • C07C1/02—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon
    • C07C1/12—Preparation of hydrocarbons from one or more compounds, none of them being a hydrocarbon from oxides of a carbon from carbon dioxide with hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10G—CRACKING HYDROCARBON OILS; PRODUCTION OF LIQUID HYDROCARBON MIXTURES, e.g. BY DESTRUCTIVE HYDROGENATION, OLIGOMERISATION, POLYMERISATION; RECOVERY OF HYDROCARBON OILS FROM OIL-SHALE, OIL-SAND, OR GASES; REFINING MIXTURES MAINLY CONSISTING OF HYDROCARBONS; REFORMING OF NAPHTHA; MINERAL WAXES
    • C10G2/00—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon
    • C10G2/50—Production of liquid hydrocarbon mixtures of undefined composition from oxides of carbon from carbon dioxide with hydrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P7/00—Preparation of oxygen-containing organic compounds
    • C12P7/02—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group
    • C12P7/04—Preparation of oxygen-containing organic compounds containing a hydroxy group acyclic
    • C12P7/06—Ethanol, i.e. non-beverage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B1/00—Electrolytic production of inorganic compounds or non-metals
    • C25B1/01—Products
    • C25B1/02—Hydrogen or oxygen
    • C25B1/04—Hydrogen or oxygen by electrolysis of water
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/02—Process control or regulation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25B—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES FOR THE PRODUCTION OF COMPOUNDS OR NON-METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25B15/00—Operating or servicing cells
    • C25B15/08—Supplying or removing reactants or electrolytes; Regeneration of electrolytes
    • C25B15/083—Separating products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2200/00—Components of fuel compositions
    • C10L2200/04—Organic compounds
    • C10L2200/0461—Fractions defined by their origin
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/26—Composting, fermenting or anaerobic digestion fuel components or materials from which fuels are prepared
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G, C10K; LIQUEFIED PETROLEUM GAS; ADDING MATERIALS TO FUELS OR FIRES TO REDUCE SMOKE OR UNDESIRABLE DEPOSITS OR TO FACILITATE SOOT REMOVAL; FIRELIGHTERS
    • C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
    • C10L2290/58—Control or regulation of the fuel preparation of upgrading process
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
  • Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)

Abstract

本发明涉及一种燃料制造设备。该燃料制造设备具备：电解装置，其将水电解而生成氢气和氧气；乙醇生成装置，其将糖类分解而生成乙醇和二氧化碳；以及碳氢化合物生成装置，其使二氧化碳与氢气反应而生成碳氢化合物。该燃料制造设备还具备：氢气供给部，其通过将电解装置和碳氢化合物生成装置连结，将电解装置中生成的氢气供给至碳氢化合物生成装置；氧气供给部，其通过将电解装置和乙醇生成装置连结，将电解装置中生成的氧气供给至乙醇生成装置；以及二氧化碳供给部，其通过将乙醇生成装置和碳氢化合物生成装置连结，将乙醇生成装置中生成的二氧化碳供给至碳氢化合物生成装置。

Description

燃料制造设备
技术领域
本发明涉及燃料制造设备。
背景技术
专利文献1(日本特开2013-202044号公报)公开了使用来自生物乙醇的氢气和二氧化碳生成甲烷的技术。
专利文献2(日本特开2021-102532号公报)提出，为了有效活用电解水时附带产生的氧气，将该副产物氧气消耗以生成合成氨衍生物时使用的二氧化碳。
发明内容
发明要解决的课题
关于使二氧化碳与氢气反应而生成碳氢化合物的成本，留有改进的余地。
本发明的目的在于，提供一种降低使二氧化碳与氢气反应而生成碳氢化合物的成本的技术。
用于解决课题的方案
根据本发明的观点，提供一种燃料制造设备，其具备：电解装置，其将水电解生成氢气和氧气；乙醇生成装置，其将糖类分解生成乙醇和二氧化碳；碳氢化合物生成装置，其使二氧化碳与氢气反应而生成碳氢化合物；氢气供给部，其通过将所述电解装置和所述碳氢化合物生成装置连结，将所述电解装置中生成的氢气供给至所述碳氢化合物生成装置；氧气供给部，其通过将所述电解装置和所述乙醇生成装置连结，将所述电解装置中生成的氧气供给至所述乙醇生成装置；以及二氧化碳供给部，其通过将所述乙醇生成装置和所述碳氢化合物生成装置连结，将所述乙醇生成装置中生成的二氧化碳供给至所述碳氢化合物生成装置。
所述乙醇生成装置可以包括制造酵母菌的酵母菌制造部、制造糖化酶的糖化酶制造部、以及锅炉中的至少一个，由所述氧气供给部供给至所述乙醇生成装置的氧气在所述酵母菌制造部、所述糖化酶制造部、以及所述锅炉中的至少任一个中被消耗。
所述乙醇生成装置可以包括利用酵母菌分解单糖类或寡糖类的发酵部，如果使所述乙醇生成装置运转后经过规定时间、或者来自所述发酵部的排气中的二氧化碳的浓度变为第一阈值以上，则所述二氧化碳供给部将来自所述发酵部的排气供给至所述碳氢化合物生成装置。
可以是，在使所述乙醇生成装置运转后经过规定时间为止之前、或者来自所述发酵部的排气中的二氧化碳的浓度小于第一阈值时，所述二氧化碳供给部将来自所述发酵部的排气排放到大气中。
可以是，在使所述乙醇生成装置运转后经过规定时间为止之前、或者来自所述发酵部的排气中的二氧化碳的浓度小于第一阈值时，所述二氧化碳供给部将来自所述发酵部的排气浓缩使得该排气中的二氧化碳的浓度上升，并将浓缩后的排气供给至所述碳氢化合物生成装置。
所述燃料制造设备可以还具备培育藻类的藻类培育装置、以及将二氧化碳还原而合成有机酸的有机酸合成装置，在使所述乙醇生成装置运转后经过规定时间为止之前、或者来自所述发酵部的排气中的二氧化碳的浓度小于第一阈值时，所述二氧化碳供给部将来自所述发酵部的排气供给至所述藻类培育装置或所述有机酸合成装置。
所述二氧化碳供给部可以包括贮存所述乙醇生成装置中生成的二氧化碳的二氧化碳贮存部，将所述乙醇生成装置中生成的二氧化碳贮存在所述二氧化碳贮存部，并且将贮存于所述二氧化碳贮存部的二氧化碳供给至所述碳氢化合物生成装置。
该燃料制造设备可以还具备：二氧化碳回收装置，其从大气回收二氧化碳，并将回收的二氧化碳供给至所述二氧化碳贮存部；以及控制器，其使所述二氧化碳回收装置运转，使得当贮存在所述二氧化碳贮存部的二氧化碳的贮存量低于规定值时所述贮存量增加。
发明的效果
根据本发明，使二氧化碳与氢气反应而生成碳氢化合物的成本降低。
通过参照仅作为例示给出且因此并非用于限制本发明的附图，并阅读以下给出的详细说明，将变得能够更完全地理解本发明的以上和其他目的、特征和优点。
附图说明
图1是燃料制造设备的构成示意图。
图2是电解装置的构成图。
图3是电解装置的构成图。
图4是乙醇生成装置的构成图。
图5是二氧化碳供给部的构成图。
具体实施方式
以下，参照图1至图5对本发明的优选实施方式进行说明。图1示出了本实施方式的燃料制造设备1。
燃料制造设备1至少包括电解装置2、乙醇生成装置3、碳氢化合物生成装置4、氢气供给部5、氧气供给部6、二氧化碳供给部7。
电解装置2将水电解生成氢气和氧气。
乙醇生成装置3将糖类分解生成乙醇和二氧化碳。
碳氢化合物生成装置4使二氧化碳与氢气反应而生成碳氢化合物。
氢气供给部5典型地通过配管将电解装置2和碳氢化合物生成装置4连结，从而将电解装置2中生成的氢气供给至碳氢化合物生成装置4。
氧气供给部6典型地通过配管将电解装置2和乙醇生成装置3连结，从而将电解装置2中生成的氧气供给至乙醇生成装置3。
二氧化碳供给部7典型地通过配管将乙醇生成装置3和碳氢化合物生成装置4连结，从而将乙醇生成装置3中生成的二氧化碳供给至碳氢化合物生成装置4。
根据以上构成，由于能够有效活用电解装置2中作为副产物生成的氧气、以及乙醇生成装置3中作为副产物生成的二氧化碳，因此能够通过在碳氢化合物生成装置4以低成本生成碳氢化合物。
如图1所示，燃料制造设备1还具备藻类培育装置8、有机酸合成装置9、肥料生成装置10。
藻类培育装置8构成为，在乙醇生成装置3生成的二氧化碳经由二氧化碳供给部7被供给至藻类培育装置8。藻类培育装置8构成为，乙醇生成装置3中生成的乙醇被供给至藻类培育装置8。进一步地，藻类培育装置8构成为，电解装置2中生成的氧气经由氧气供给部6被供给至藻类培育装置8。
有机酸合成装置9构成为，乙醇生成装置3中生成的二氧化碳经由二氧化碳供给部7被供给至有机酸合成装置9。有机酸合成装置9构成为，碳氢化合物生成装置4中生成的、作为副产物的水被供给至有机酸合成装置9。
肥料生成装置10构成为，乙醇生成装置3中生成的二氧化碳经由二氧化碳供给部7被供给至肥料生成装置10。
藻类培育装置8例如是培育红藻(カゲキノリ)、裸藻(ユーグレナ)等藻类的装置。红藻期待具有抑制牛打嗝的效果。裸藻可作为喷气燃料、柴油燃料的原料。藻类培育装置8利用从乙醇生成装置3供给来的二氧化碳来促进藻类的培育。此外，藻类培育装置8可将从乙醇生成装置3供给来的乙醇用作藻类培养的营养源。此外，藻类培育装置8可以利用从电解装置2供给来的氧气来促进鱼类的培育。考虑由于鱼类的排泄物会成为藻类的营养源，成为培育时的养分，因此鱼类有利于藻类的培育。此外，还考虑藻类培育装置8将从制铁所排出的钢渣活用于藻类培育。钢渣由于含有大量的铁、磷、镁、钙、锰，因此期待有利于藻类的增殖。
有机酸合成装置9将二氧化碳还原而合成有机酸。有机酸典型地为乙酸或甲酸。可期待有机酸具有如下效果：通过与青贮料(silage)混合使青贮料中所含微生物的活性降低，抑制使青贮料的味道变差的过度发酵。此外，还可期待有机酸具有如下效果：通过暂时抑制乙醇生成装置3中的酵母菌的活性，提高酵母菌的后续活性。因此，也考虑有机酸合成装置9中生成的有机酸被供给至乙醇生成装置3的构成。
肥料生成装置10使从乙醇生成装置3供给来的二氧化碳与从大气中分离的氮气反应，生成氨和尿素。氨和尿素可用作肥料。
图2中示出了电解装置2的构成图。如图2所示，电解装置2具有电解部2a，电解部2a例如利用从太阳能板等外部电源供给来的电力将水电解，从而生成氢气和氧气。
图3中示出了电解装置2的变形例。如图3所示，在本变形例中，电解装置2具有电解部2b和氢气分离部2c。电解部2b利用有机氢化物电解合成法生成甲基环己烷(MCH)和氧气。氢气分离部2c从电解部2b所生成的甲基环己烷分离氢气。需要说明的是，由于甲基环己烷常温下为液体，适合储存和运输，并且能够容易地分离氢气，因此考虑将电解装置2中生成的甲基环己烷储存，或者从燃料制造设备1运出。
返回图1，碳氢化合物生成装置4使二氧化碳与氢气反应而生成碳氢化合物。具体而言，碳氢化合物生成装置4按照以下反应式生成碳氢化合物。
nCO2+(3n+1)H2→CnH2n+2+2nH2O
碳氢化合物典型地为甲烷，经过精馏变为液化甲烷，可作为合成液体燃料用于多个方面。此外，通过使最终生成物成为碳数5～13左右的异链烷烃，能够成为更适合运输的燃料。
作为碳氢化合物生成装置4中的副产物的水可以在电解装置2中被利用，也可以在藻类培育装置8中用于培育鱼类，也可以在乙醇生成装置3的发酵部22中被利用。
图4中示出了乙醇生成装置3的构成图。乙醇生成装置3包括前处理部20、糖化部21、发酵部22、精馏部23、锅炉24、糖化酶制造部25、酵母菌制造部26、残渣发酵部27。
前处理部20从自外部供给来的生物质原料中分离作为多糖类的纤维素。
糖化部21利用糖化酶将从前处理部20或外部供给来的多糖类分解为单糖类或寡糖类。从外部供给来的多糖类典型地为玉米。
发酵部22利用酵母菌将从糖化部21或外部供给来的单糖类或寡糖类分解，生成乙醇和二氧化碳。从外部供给来的寡糖类典型地为甘蔗。发酵部22可构成为连续进行上述分解过程的连续式、或间歇进行上述分解过程的分批式。发酵部22将生成的二氧化碳排出到二氧化碳供给部7。发酵部22将生成的乙醇供给至精馏部23。
精馏部23对从发酵部22供给来的乙醇进行精馏。由精馏部23精馏后的乙醇典型地作为所谓的生物乙醇活用于多个方面。
锅炉24燃烧从外部供给的燃料和从残渣发酵部27供给的燃料(甲烷气体)，通过燃烧时得到的燃烧热生成水蒸汽。锅炉24中生成的水蒸汽被供给至前处理部20，在前处理部20中作为生物质原料的分离过程中的热源得以利用。此外，锅炉24中生成的水蒸汽被供给至精馏部23，作为锅炉24中的精馏过程的热源得以利用。氧气经由氧气供给部6被供给至锅炉24，该氧气用于燃料的燃烧。通过该氧气供给，能够抑制将空气压送至锅炉24的鼓风机的电力消耗。锅炉24可以是电热式，而不是燃烧式。也考虑将蒸汽轮机连接至锅炉24，利用锅炉24中生成的水蒸汽进行发电。
糖化酶制造部25制造糖化酶。糖化酶制造部25将所制造的糖化酶供给至糖化部21。氧气经由氧气供给部6被供给至糖化酶制造部25，该氧气用于糖化酶的制造。通过该氧气供给，能够抑制将空气压送至糖化酶制造部25的鼓风机的电力消耗。
酵母菌制造部26制造酵母菌。酵母菌制造部26将所制造的酵母菌供给至发酵部22。氧气经由氧气供给部6被供给至酵母菌制造部26，该氧气用于酵母菌的制造。通过该氧气供给，能够抑制将空气压送至酵母菌制造部26的鼓风机的电力消耗。
残渣发酵部27将从糖化部21和发酵部22排出的残渣进行甲烷发酵，生成甲烷气体和二氧化碳。残渣发酵部27将生成的甲烷气体供给至锅炉24。此外，残渣发酵部27将生成的二氧化碳排出至二氧化碳供给部7。
图5中示出了二氧化碳供给部7的构成图。如前所述，二氧化碳供给部7将乙醇生成装置3和碳氢化合物生成装置4连结，从而将乙醇生成装置3中生成的二氧化碳供给至碳氢化合物生成装置4。但是，从乙醇生成装置3排出的排气中的二氧化碳的浓度不是固定的。例如，乙醇生成装置3的运转刚开始后不久，排气中的二氧化碳的浓度低。此外，即使在乙醇生成装置3运转后经过规定时间，排气中的二氧化碳的浓度也可能暂时降低。因此，如图5所示，二氧化碳供给部7具备各种构成，以向碳氢化合物生成装置4稳定地供给二氧化碳。
即，二氧化碳供给部7包括罐30，罐30作为贮存乙醇生成装置3中生成的二氧化碳的二氧化碳贮存部。二氧化碳供给部7将乙醇生成装置3中生成的二氧化碳贮存在罐30中，并且将罐30中贮存的二氧化碳供给至碳氢化合物生成装置4。由此，即使从乙醇生成装置3排出的排气中的二氧化碳的浓度暂时降低，也能够稳定地将二氧化碳供给至碳氢化合物生成装置4。
具体而言，二氧化碳供给部7具备将乙醇生成装置3和罐30连结的第一配管31、和将罐30和碳氢化合物生成装置4连结的第二配管32。第一配管31与乙醇生成装置3的发酵部22连接。因此，二氧化碳的浓度高的排气主要流经第一配管31。第一配管31沿排气的流动方向依次设置有第一浓度计31a和第一切换阀31b。
二氧化碳供给部7具备浓缩装置33。二氧化碳供给部7具备将乙醇生成装置3和浓缩装置33连结的第三配管34、和将浓缩装置33和罐30连结的第四配管35。第三配管34与乙醇生成装置3的前处理部20、糖化部21、精馏部23、糖化酶制造部25、酵母菌制造部26、残渣发酵部27连接。因此，二氧化碳的浓度为中等的排气主要流经第三配管34。第三配管34沿排气的流动方向依次设置有第二浓度计34a、第二切换阀34b、第三浓度计34c、第三切换阀34d。
二氧化碳供给部7具备装置内DAC(Direct Air Capture，直接空气捕获)40和装置外DAC 41。装置内DAC 40例如利用胺吸收法从构成封闭空间的乙醇生成装置3内的空气捕集二氧化碳。装置外DAC 41从乙醇生成装置3外的空气捕集二氧化碳。二氧化碳供给部7具备将装置内DAC 40和第三配管34连结的第五配管42、和将装置外DAC 41和第三配管34连结的第六配管43。
第五配管42连接于第三配管34的第二切换阀34b与第三浓度计34c之间的合流点34P。同样，第六配管43连接于合流点34P。
第五配管42沿排气的流动方向依次设置有第四浓度计42a和第四切换阀42b。同样，第六配管43沿排气的流动方向依次设置有第五浓度计43a和第五切换阀43b。
此外，二氧化碳供给部7具备将第一切换阀31b和第三配管34连结的第七配管44。第七配管44与合流点34P连接。
此外，二氧化碳供给部7具备将第三切换阀34d与藻类培育装置8、有机酸合成装置9、以及肥料生成装置10连结的第八配管45。
此外，二氧化碳供给部7具备测定罐30中贮存的二氧化碳的贮存量的贮存量传感器46、和控制器47。
贮存量传感器46典型地测定罐30的内压值。
控制器47接收来自第一浓度计31a、第二浓度计34a、第三浓度计34c、第四浓度计42a、第五浓度计43a、以及贮存量传感器46的输出信号。控制器47基于该接收结果，控制第一切换阀31b、第二切换阀34b、第三切换阀34d、第四切换阀42b、第五切换阀43b、装置内DAC40、装置外DAC 41、以及浓缩装置33的动作。控制器47典型地是具备CPU和RAM、ROM的计算机，通过CPU读取并执行存储于ROM的程序，从而执行上述控制。
接下来，详细说明二氧化碳供给部7的动作。
首先，如果开始乙醇生成装置3的运转，则从乙醇生成装置3排出含有二氧化碳的排气。来自乙醇生成装置3的排气中的二氧化碳的浓度在运转开始后不久与外部空气的浓度几乎相同，随着时间的经过而逐渐上升。
控制器47基于第一浓度计31a的输出信号，获取从乙醇生成装置3排出到第一配管31的排气的二氧化碳浓度。当该排气的二氧化碳浓度小于低浓度侧阈值时，控制器47控制第一切换阀31b，以将该排气排放到乙醇生成装置3的装置内。也考虑以下构成：当该排气的二氧化碳浓度小于低浓度侧阈值时，控制器47控制第一切换阀31b，以将该排气排放到乙醇生成装置3的装置外的大气中。当该排气的二氧化碳浓度为低浓度侧阈值以上且小于高浓度侧阈值时，控制器47控制第一切换阀31b，使该排气流经第七配管44。当该排气的二氧化碳浓度为高浓度侧阈值以上时，控制器47控制第一切换阀31b，使该排气向罐30流动。根据该控制，能够防止二氧化碳浓度低的排气被供给至罐30。需要说明的是，低浓度侧阈值例如为0.3～0.5vol％，高浓度侧阈值例如为95～98vol％，但不限于此。
控制器47基于第二浓度计34a的输出信号，获取从乙醇生成装置3排出到第三配管34的排气的二氧化碳浓度。当该排气的二氧化碳浓度小于低浓度侧阈值时，控制器47控制第二切换阀34b，以将该排气排放到乙醇生成装置3的装置内。也考虑以下构成：当该排气的二氧化碳浓度小于低浓度侧阈值时，控制器47控制第二切换阀34b，以将该排气排放到乙醇生成装置3的装置外的大气中。当该排气的二氧化碳浓度为低浓度侧阈值以上时，控制器47控制第二切换阀34b，使该排气向合流点34P流动。
控制器47基于第四浓度计42a的输出信号，获取从装置内DAC 40供给至第五配管42的气体的二氧化碳浓度。当该气体的二氧化碳浓度小于低浓度侧阈值时，控制器47控制第四切换阀42b，以将该气体排放到乙醇生成装置3的装置外的大气中。当该气体的二氧化碳浓度为低浓度侧阈值以上时，控制器47控制第四切换阀42b，使该气体向合流点34P流动。
控制器47基于第五浓度计43a的输出信号，获取从装置外DAC 41供给至第六配管43的气体的二氧化碳浓度。当该气体的二氧化碳浓度小于低浓度侧阈值时，控制器47控制第五切换阀43b，以将该气体排放到乙醇生成装置3的装置外的大气中。当该气体的二氧化碳浓度为低浓度侧阈值以上时，控制器47控制第五切换阀43b，使该气体向合流点34P流动。
控制器47基于第三浓度计34c的输出信号，获取从合流点34P向下游流动的气体的二氧化碳浓度。当该气体的二氧化碳浓度小于中浓度侧阈值时，控制器47控制第三切换阀34d，以将该气体供给至藻类培育装置8、有机酸合成装置9、或肥料生成装置10中的任一个或多个。当该气体的二氧化碳浓度为中浓度侧阈值以上时，控制器47控制第三切换阀34d，使该气体向浓缩装置33流动。需要说明的是，中浓度侧阈值例如为10vol％，但不限于此。
浓缩装置33对从第三配管34供给的气体进行浓缩，使得该气体中的二氧化碳的浓度上升。典型地，浓缩装置33对从第三配管34供给的气体进行浓缩，使得该气体中的二氧化碳的浓度变为高浓度侧阈值以上。作为浓缩方法，典型地为利用天然沸石(镁碱沸石型)的变压(PSA)型吸附法。浓缩装置33将浓缩后的气体排出到罐30中。
供给至罐30的气体经由未示出的气体压缩机被供给至碳氢化合物生成装置4。
控制器47基于贮存量传感器46的输出信号，获取罐30的内压值。当该内压值小于规定值时，控制器47使装置内DAC 40和装置外DAC 41运转。由此，能够使罐30中的二氧化碳的贮存量(＝罐30的内压值)恢复。当该内压值为规定值以上时，控制器47使装置内DAC 40和装置外DAC 41的运转停止。由此，能够抑制二氧化碳供给部7的电力消耗。
以上说明了本发明的优选实施方式，但上述实施方式具有以下特征。
如图1所示，燃料制造设备1具备：电解装置2，其将水电解而生成氢气和氧气；乙醇生成装置3，其将糖类分解而生成乙醇和二氧化碳；以及碳氢化合物生成装置4，其使二氧化碳与氢气反应而生成碳氢化合物。燃料制造设备1还具备：氢气供给部5，其通过将电解装置2和碳氢化合物生成装置4连结，将电解装置2中生成的氢气供给至碳氢化合物生成装置4；氧气供给部6，其通过将电解装置2和乙醇生成装置3连结，将电解装置2中生成的氧气供给至乙醇生成装置3；以及二氧化碳供给部7，其通过将乙醇生成装置3和碳氢化合物生成装置4连结，将乙醇生成装置3中生成的二氧化碳供给至碳氢化合物生成装置4。根据以上构成，由于能够有效活用电解装置2中作为副产物生成的氧气、以及乙醇生成装置3中作为副产物生成的二氧化碳，因此能够在碳氢化合物生成装置4以低成本生成碳氢化合物。
此外，如图4所示，乙醇生成装置3具备制造酵母菌的酵母菌制造部26、制造糖化酶的糖化酶制造部25、以及锅炉24。由氧气供给部6供给至乙醇生成装置3的氧气在酵母菌制造部26以及糖化酶制造部25、锅炉24中被消耗。根据以上构成，能够有效活用由氧气供给部6供给至乙醇生成装置3的氧气。需要说明的是，可以省略酵母菌制造部26、糖化酶制造部25、以及锅炉24中的任一个或多个。由氧气供给部6供给至乙醇生成装置3的氧气可以在酵母菌制造部26以及糖化酶制造部25、锅炉24中的至少任一个或多个中被利用。
如图4所示，乙醇生成装置3包括利用酵母菌分解单糖类或寡糖类的发酵部22。如果来自发酵部22的排气中的二氧化碳的浓度变为高浓度侧阈值(第一阈值)以上，则二氧化碳供给部7将来自发酵部22的排气供给至碳氢化合物生成装置4。根据以上构成，能够防止二氧化碳的浓度低的气体被供给至碳氢化合物生成装置4。需要说明的是，代替监测来自发酵部22的排气中的二氧化碳的浓度，并基于监测结果确定是否将来自发酵部22的排气供给至碳氢化合物生成装置4，二氧化碳供给部7也可以基于自乙醇生成装置3的运转开始起的经过时间来进行上述确定。例如，可以是，如果自乙醇生成装置3的运转开始起的经过时间达到8小时，则将来自发酵部22的排气供给至碳氢化合物生成装置4。该情况下，可以省略用于测定来自乙醇生成装置3的排气中的二氧化碳的浓度的浓度计。
此外，也可以是，当来自发酵部22的排气中的二氧化碳的浓度小于高浓度侧阈值时，二氧化碳供给部7将来自发酵部22的排气排放到大气中。根据以上构成，能够防止二氧化碳的浓度低的气体被供给至碳氢化合物生成装置4。
此外，可以是，当来自发酵部22的排气中的二氧化碳的浓度小于高浓度侧阈值时，二氧化碳供给部7将来自发酵部22的排气浓缩使得该排气中的二氧化碳的浓度上升，并将浓缩后的排气供给至碳氢化合物生成装置4。根据以上构成，能够防止二氧化碳的浓度低的气体被供给至碳氢化合物生成装置4。
此外，燃料制造设备1还具备培育藻类的藻类培育装置8、以及将二氧化碳还原而合成有机酸的有机酸合成装置9。可以是，当来自发酵部22的排气中的二氧化碳的浓度小于高浓度侧阈值时，二氧化碳供给部7将来自发酵部22的排气供给至藻类培育装置8和有机酸合成装置9。根据以上构成，能够有效活用二氧化碳浓度低的排气。
此外，二氧化碳供给部7包括贮存乙醇生成装置3中生成的二氧化碳的罐30(二氧化碳贮存部)。将乙醇生成装置3中生成的二氧化碳贮存在罐30中，并且将罐30中贮存的二氧化碳供给至碳氢化合物生成装置4。根据以上构成，能够稳定地将二氧化碳供给至碳氢化合物生成装置4。
此外，燃料制造设备1具备装置内DAC 40和装置外DAC 41作为二氧化碳回收装置，二氧化碳回收装置从大气回收二氧化碳，将回收的二氧化碳供给至罐30。燃料制造设备1还具备控制器47，控制器47使装置内DAC 40和装置外DAC 41运转，使得当贮存在罐30中的二氧化碳的贮存量低于规定值时贮存量增加。根据以上构成，能够进一步稳定地将二氧化碳供给至碳氢化合物生成装置4。
根据以上对本发明的说明，显而易见的是，本发明的实施例可以以多种方式进行变形。这种变形不应被视为脱离本发明的精神和范围，对本领域技术人员而言显而易见的所有此类修改都包括在所附权利要求书的保护范围内。

Claims (8)

1.一种燃料制造设备，其具备：
电解装置，其将水电解生成氢气和氧气；
乙醇生成装置，其将糖类分解生成乙醇和二氧化碳；
碳氢化合物生成装置，其使二氧化碳与氢气反应而生成碳氢化合物；
氢气供给部，其通过将所述电解装置和所述碳氢化合物生成装置连结，将所述电解装置中生成的氢气供给至所述碳氢化合物生成装置；
氧气供给部，其通过将所述电解装置和所述乙醇生成装置连结，将所述电解装置中生成的氧气供给至所述乙醇生成装置；以及
二氧化碳供给部，其通过将所述乙醇生成装置和所述碳氢化合物生成装置连结，将所述乙醇生成装置中生成的二氧化碳供给至所述碳氢化合物生成装置。
2.根据权利要求1所述的燃料制造设备，其中，
所述乙醇生成装置包括制造酵母菌的酵母菌制造部、制造糖化酶的糖化酶制造部、以及锅炉中的至少一个，
由所述氧气供给部供给至所述乙醇生成装置的氧气在所述酵母菌制造部、所述糖化酶制造部、以及所述锅炉中的至少任一个中被消耗。
3.根据权利要求1所述的燃料制造设备，其中，
所述乙醇生成装置包括利用酵母菌分解单糖类或寡糖类的发酵部，
如果使所述乙醇生成装置运转后经过规定时间、或者来自所述发酵部的排气中的二氧化碳的浓度变为第一阈值以上，则所述二氧化碳供给部将来自所述发酵部的排气供给至所述碳氢化合物生成装置。
4.根据权利要求3所述的燃料制造设备，其中，
在使所述乙醇生成装置运转后经过规定时间为止之前、或者来自所述发酵部的排气中的二氧化碳的浓度小于第一阈值时，所述二氧化碳供给部将来自所述发酵部的排气排放到大气中。
5.根据权利要求3所述的燃料制造设备，其中，
在使所述乙醇生成装置运转后经过规定时间为止之前、或者来自所述发酵部的排气中的二氧化碳的浓度小于第一阈值时，所述二氧化碳供给部将来自所述发酵部的排气浓缩使得该排气中的二氧化碳的浓度上升，并将浓缩后的排气供给至所述碳氢化合物生成装置。
6.根据权利要求3所述的燃料制造设备，其中，
所述燃料制造设备还具备培育藻类的藻类培育装置、或者将二氧化碳还原而合成有机酸的有机酸合成装置，
在使所述乙醇生成装置运转后经过规定时间为止之前、或者来自所述发酵部的排气中的二氧化碳的浓度小于第一阈值时，所述二氧化碳供给部将来自所述发酵部的排气供给至所述藻类培育装置或所述有机酸合成装置。
7.根据权利要求1所述的燃料制造设备，其中，
所述二氧化碳供给部包括贮存所述乙醇生成装置中生成的二氧化碳的二氧化碳贮存部，将所述乙醇生成装置中生成的二氧化碳贮存在所述二氧化碳贮存部，并且将贮存在所述二氧化碳贮存部的二氧化碳供给至所述碳氢化合物生成装置。
8.根据权利要求7所述的燃料制造设备，还具备：
二氧化碳回收装置，其从大气回收二氧化碳，并将回收的二氧化碳供给至所述二氧化碳贮存部；以及
控制器，其使所述二氧化碳回收装置运转，使得当贮存在所述二氧化碳贮存部的二氧化碳的贮存量低于规定值时所述贮存量增加。
CN202210900107.6A 2021-07-29 2022-07-28 燃料制造设备 Pending CN115678627A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021124130A JP7578077B2 (ja) 2021-07-29 2021-07-29 燃料製造プラント
JP2021-124130 2021-07-29

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115678627A true CN115678627A (zh) 2023-02-03

Family

ID=82748145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210900107.6A Pending CN115678627A (zh) 2021-07-29 2022-07-28 燃料制造设备

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11629302B2 (zh)
EP (1) EP4134471B1 (zh)
JP (1) JP7578077B2 (zh)
CN (1) CN115678627A (zh)
BR (1) BR102022015040A2 (zh)

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9557057B2 (en) * 2007-02-09 2017-01-31 Dale Robert Lutz Reliable carbon-neutral power generation system
WO2008100659A2 (en) * 2007-02-09 2008-08-21 Lutz Dale R Reliable carbon-neutral power generation system
WO2008115933A1 (en) * 2007-03-19 2008-09-25 Doty Scientific, Inc. Hydrocarbon and alcohol fuels from variable, renewable energy at very high efficiency
JP2009136202A (ja) 2007-12-05 2009-06-25 Research Institute Of Tsukuba Bio-Tech Corp バイオマスからの燃料アルコール製造方法及びその製造装置
US11274321B2 (en) * 2008-11-06 2022-03-15 Kiverdi, Inc. Use of oxyhydrogen microorganisms for non-photosynthetic carbon capture and conversion of inorganic and/or C1 carbon sources into useful organic compounds
US20130149755A1 (en) * 2008-11-06 2013-06-13 Kiverdi ,Inc. Use of oxyhydrogen microorganisms for non-photosynthetic carbon capture and conversion of inorganic and/or c1 carbon sources into useful organic compounds
CA2813368C (en) * 2010-10-04 2017-11-21 George A. Olah Recycling carbon dioxide via capture and temporary storage to produce renewable fuels and derived products
WO2013025627A2 (en) * 2011-08-12 2013-02-21 Mcalister Technologies, Llc Recycling and reinvestment of carbon from agricultural processes for renewable fuel and materials using thermochemical regeneration
JP2013202044A (ja) 2012-03-29 2013-10-07 Yoko Komiya バイオエタノール醸造とメタン発酵の活性化
DE102012216090A1 (de) * 2012-09-11 2014-03-13 Siemens Aktiengesellschaft Grüne Verbundanlage zur Herstellung von chemischen und petrochemischen Produkten
PL2803654T4 (pl) * 2013-05-16 2017-06-30 Christian Schweitzer Układ i sposób wytwarzania alkoholi alifatycznych
US10202622B2 (en) * 2014-07-22 2019-02-12 Iogen Corporation Process for producing fuel using two fermentations
US10619173B2 (en) * 2014-07-22 2020-04-14 Iogen Corporation Process for using biogenic carbon dioxide derived from non-fossil organic material
US12037703B2 (en) * 2015-02-06 2024-07-16 Ecotricity Group Limited Method of producing a synthetic diamond
GB2535152A (en) * 2015-02-06 2016-08-17 Ecotricity Group Ltd A method of producing a synthetic diamond
WO2016161998A1 (de) * 2015-04-08 2016-10-13 Sunfire Gmbh Herstellungsverfahren sowie herstellungsanlage zur herstellung von methan / gasförmigen und/oder flüssigen kohlenwasserstoffen
PL231889B1 (pl) 2015-08-14 2019-04-30 Bak Tadeusz Skojarzony system wytwarzania paliwa i energii cieplnej oraz sposób wytwarzania paliwa i energii cieplnej
EP3411489B1 (en) * 2016-02-01 2023-07-26 LanzaTech NZ, Inc. Integrated fermentation and electrolysis process
US20200048667A1 (en) * 2016-02-19 2020-02-13 Invista North America S.à. r. l. Biocatalytic processes and materials for enhanced carbon utilization
WO2017214687A1 (en) * 2016-06-18 2017-12-21 Andrew Lewis A method and system for carbon capture and recycling
US10815442B2 (en) * 2018-07-02 2020-10-27 Sogang University Research & Business Development Foundation Apparatus and process for synthesizing natural gas using carbon dioxide and water in air
SE542646C2 (en) * 2018-08-16 2020-06-23 Rise Res Institutes Of Sweden Ab Concept for the production of food with reduced environmental impact
JP2020045430A (ja) 2018-09-19 2020-03-26 東邦瓦斯株式会社 再生可能エネルギー利用システム
JP7353163B2 (ja) 2019-12-25 2023-09-29 三菱重工業株式会社 アンモニア誘導体製造プラント及びアンモニア誘導体の製造方法
US11498886B2 (en) * 2020-05-04 2022-11-15 Infinium Technology, Llc Catalysts and processes for the direct production of liquid fuels from carbon dioxide and hydrogen
US12104125B2 (en) * 2021-02-05 2024-10-01 Infinium Technology, Llc Efficient 2-step process for the direct production of liquid fuels from carbon dioxide and hydrogen
US20220267810A1 (en) * 2021-02-22 2022-08-25 Carbon Sink LLC Method for reduction of the carbon intensity of a fermentation process
AU2022254776A1 (en) * 2021-04-09 2023-10-12 Lanzatech, Inc. Integrated fermentation and electrolysis process for improving carbon capture efficiency

Also Published As

Publication number Publication date
JP2023019425A (ja) 2023-02-09
BR102022015040A2 (pt) 2023-10-17
JP7578077B2 (ja) 2024-11-06
US20230034991A1 (en) 2023-02-02
EP4134471A1 (en) 2023-02-15
EP4134471B1 (en) 2024-01-17
US11629302B2 (en) 2023-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5736026A (en) Biomass-fuel cell cogeneration apparatus and method
EP3266997A1 (en) A method of and an apparatus for producing and regulating electrical power
HUP0401297A2 (en) The method and system of generating methane and electrical energy and thermal
CN111547678B (zh) 沼气全组分热催化制备甲醇的方法及系统
CN206418116U (zh) 沼气发电系统
CA2780752C (en) Systems and methods for producing hydrogen
CN111684048A (zh) 生物质气化发电系统和发电方法
US20130171703A1 (en) Producing energy from biological material
US20130189724A1 (en) Use of an adaptive chemically reactive plasma for production of microbial derived materials
CN115678627A (zh) 燃料制造设备
US20130210937A1 (en) Industrial Procedure for the Obtaining of Lower Alcohols From Solar Energy
US20240093382A1 (en) Systems and methods for producing one or more chemicals using carbon dioxide produced by fermentation
CN202116456U (zh) 风能生产化肥的设备
CN108315357A (zh) 利用可再生能源和生物质耦合制取可燃性气体的方法及系统
CN208328042U (zh) 利用可再生能源和生物质耦合制取可燃性气体的系统
US20210114958A1 (en) Apparatus and method for producing methanol
CN220579415U (zh) 一种电解水制氢耦合合成氨系统
US20110053204A1 (en) Use of an adaptive chemically reactive plasma for production of microbial derived materials
Awadh et al. Hydrogen generation using low carbon technologies
Tanthapanichakoon et al. Bioethanol production from cellulose and biomass-derived syngas
WO2018095579A1 (en) Apparatus and method for producing methanol
CN220926680U (zh) 一种沼气与绿氢互补制液体燃料的系统
JP2010246435A (ja) エタノール製造方法
EP2171073A2 (en) Producing energy from biological material
JP2012211213A (ja) バイオガスの精製方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination