酸素透過型メンブレンリアクターの開発

摘要

分離操作と反応操作とを一体化してシングルユニット内で行うメンプレンリアクター技術は，概ね技術的難易度が高い革新的技術の範疇にあるものの，大幅なコスト削減技術であるとともに飛躍的な高効率技術となり得ることから，様々な分野においてその実用化が期待されている。 エネルギー分野において実用化が期待されるメンプレンリアクター技術の一つに，メタン（天然ガス）および空気を原料として合成ガス（水素および一酸化炭素の混合ガス）を製造する酸素透過型メンプレンリアクター技術がある。 本技術は，セラミックス願およびメタン部分酸化触媒を用い，空気中の酸素分離操作およびメタン部分酸化反応操作を一体的且つ有機的に行わせることによって，GTL（Gas-To-Liquids）等クリーン燃料の原料や燃料電池に用いられる水素リッチガスとなる合成ガス（空気中の窒素分を含有しない）を安価且つ高効率に製造するものである。 帝国石油（株）天然ガス利用技術開発チームは，本技術の実用化可能性を検討すべく1999年に先導的自主研究に着手し，2001年から5ケ年計画の国家プロジェクト「製鉄プロセスガス利用水素製造技術開発」に参画し，材料要素，モジュール化要素およびシステム化要素技術開発により構成される実用化研究に取り組んできている。 海外においても，本技術の実用化を目指す技術開発が進行中であるが，その特徴として，一般にメンプレン技術の適用性が高いとされる小規模のみならず，GTL，大規模水素製造等大規模プラントへの適用を目指していることが挙げられる。本稿では，メタンからの合成ガス製造を目的とする酸素透過型メンプレンリアクターに関して，開発状況を報告する。