Method for synthesizing fuel ethanol alternating with petroleum
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SOLUTION: This method for synthesizing the ethanol comprises reacting one mol methanol with one mol water and one mol carbon monoxide to afford one mol ethanol (CH3OH+H2O+CO=CH3CH2OH+O2).
COPYRIGHT: (C)2004,JPO，下面是Method for synthesizing fuel ethanol alternating with petroleum专利的具体信息内容。
【０００１】
［発明の属する技術分野］
主に自動車燃料としての石油代替燃料エタノールを合成したい。
【０００２】
［従来の技術］
現在エタノールは石油から採ったエチレンから合成されている。 これでは石油代替性はないので、石油以外の原料から合成する方法がほしい。
【０００３】
［発明が解決しようとする課題］
エタノールは現在リン酸触媒を用いて、３００度Ｃでエチレンに直接水を付加させる「直接水和法」で合成されている（「万有百科大事典（小学館・１９７４年）」）。 これに習って石炭か天然ガスなどの石油代替化石燃料からエタノールを直接的に合成したい。
【０００４】
［課題を解決するための手段］
石炭や天然ガスを化学工業原料とするにはこれらを水と反応させて水性ガスにするのが基本的方法である。 この水性ガスからは容易にメタノールは合成できるが、エタノールを合成することは一般的には可能でない。 そこでここでは先ずメタノールを合成し、それをエタノールに変換することを考えた。 その合成法が本発明である。
水性ガスからメタノールを合成するには、その成分の一酸化炭素と水素を酸化亜鉛一酸化クロム系触媒の存在で３００度Ｃ２５０気圧ぐらいで反応させる（ＣＯ＋２Ｈ２＝ＣＨ３ＯＨ）（「万有大百科事典（小学館・１９７４年）」）。
石炭を原料とする水性ガスは、一般に１０００度Ｃ程度に加熱したコークスに水蒸気と酸素を作用させる連続式水性ガス発生炉でもって製造される。 この場合水素５０％、一酸化炭素４０％、炭酸ガス５％、メタン１％、窒素４％が得られる（Ｃ＋Ｈ２Ｏ＝ＣＯ＋Ｈ２）。
天然ガスを原料とする水性ガスは、メタンと水蒸気を５００度Ｃで反応させるが、これだけでは水素と一酸化炭素の割合が不釣合いなので、二酸化炭素を添加して製造する（ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ＝ＣＯ＋３Ｈ２、ＣＨ４＋ＣＯ２＝２ＣＯ＋２Ｈ２）。
かくて得られたメタノールに水と一酸化炭素を反応させてエタノールを得るのであるが、ここにおける一酸化炭素は、熱したコークス中に適量の空気を通すと、窒素と共に得られる。 これを発生炉ガスと言う（「万有百科大事典」）。 このガスから一酸化炭素を分離して用いれば、問題はないが、コストが掛かるので、出来ればそのまま使用したい。
本発明における反応条件は解明できていない。 しかし上に見たそれぞれの化学反応から見て、触媒に適当なものがあれば、それほど高温高圧にしなくても十分な反応成果が得られるに違いない。
【０００５】
［発明の効果］
上に見たように、メタノールの合成は比較的に容易でその限りで低コストである。 しかし猛毒でその取り扱いにはミスは許されない。 その製造から自動車への装積までの過程においても燃焼排気においても漏出があってはならない。 エタノールは飲用出来るように毒性は全く無い。 取り扱いが至って容易である。 私としては自動車などの燃料にはメタノールは遠慮されてエタノールが使用されるべきと考え、本発明を発明した。
本発明におけるメタノールを日本で製造する場合に液化天然ガスを用いては輸入価格が高いのでガソリンに対抗できるようには製造できないであろう。 しかしカロリー当りの輸入価格が約半分の原料炭を用いると或いはガソリンに対抗できる価格のものが製造できるかも判らない。 と言うのはメタノールの輸入価格はキログラム当り大凡２５円くらいであるが、ここら辺りのものは原料炭が５円くらいであるので国産可能かも判らない。 そうだとすればメタノールの発熱量はキログラム当り４８００キロカロリーであり、エタノールは６４００キロカロリーであり、３３．３％エタノールが高いので、この３３．３％の内で変換できれば、即ちエタノールが３４円くらいで合成できれば、メタノールをそのまま用いるのと同じカロリー当り価格となり、変換しても損は全く無いことになる。 エタノールはリッター当り８１００キロカロリーであり、ガソリンは８４００キロカロリーであるので、この価格だとエタノールはガソリンに十分以上に対抗でき、本発明の意義は十分過ぎるほどあることになる。
前にも述べたように、石油代替燃料としてのエタノールの製造は本発明を待つまでは醸造法による以外無かったので、高く付き、エタノールだけを全部の燃料とすることは不可能であり、エタノール固有のエンジンと言うものは全く発想されていなかった。 しかし上に見たようにエタノールが思いのほか安く合成できそうなので、エタノールに固有なエンジンの開発を考えなくてはならない。 エタノールは、資料が無く発火点は判らないが、引火点が９から３２度Ｃとガソリンのマイナス４０度Ｃ以下よりは軽油の５０から６０度Ｃの方に近いので、そのエチルエンジンはディーゼルエンジン方式で開発可能なのではないかと思う。 ガソリンエンジンよりは熱効率の好いものとなる筈で、この点からもエタノールはガソリンよりは有利である。
世界の原油価格は１バレル２４ドルと高水準に達している。 これまでの産油国の産出量が減少傾向に入り、石油の枯渇化が意識され始めたのかも判らない。 そのせいかこのところカスピ海の油田開発が急を告げている。 その開発が大成功して、再び豊かな石油時代を招来できれば、本発明に殊更な期待は集まるまいが、十分な開発成果が上がらないようなことにでもなれば、各種の石油代替燃料の開発は必須となり、本発明も大きな日差しを受けよう。
原油開発と原油価格の将来的動向を見ながら、世界各地で企業化を展開して行ければと思っている。
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