合成ガス

合成ガス（シンガス）について

合成ガス（ごうせいガス、シンガス、syngas）は、一[[酸化炭素]]（CO）と水素（H₂）から成る混合ガスで、C1化学における重要な基本原料の一つとして広く利用されています。合成ガスは「水性ガス」とも呼ばれ、さまざまな原料から生産されることが特徴です。

合成ガスの生産方法

合成ガスの製造には、主に以下のような原料が利用されます。

• - 石炭（石炭ガス）
• - 天然ガス
• - 重質油
• - 石油排ガス
• - オイルシェール
• - バイオマス

最近では、廃プラスチックを酸化剤と組み合わせて合成ガスに変換し、再利用する提案も注目されています。1970年代までは、合成ガスは都市ガスとして広く使用されていましたが、一[[酸化炭素]]中毒のリスクから、現在は主に天然ガスがその役割を引き継いでいます。

石炭のガス化

石炭は主に水蒸気と反応させることでガス化されます。この過程は吸熱反応であり、高温環境が求められます。通常、900℃以上の温度を維持し、酸素燃焼などを行うことで反応を促進します。反応式は以下の通りです。

$$ C + H₂O
ightarrow CO + H₂ $$

この過程で生成される合成ガスの一[[酸化炭素]]と水素の比率は、使用される石炭の種類や反応条件によって異なります。

天然ガスや石油のガス化

天然ガスや石油類のガス化においては、主に水蒸気改質法と部分酸化法が採用されています。水蒸気改質法は比較的低温で反応が進行しますが、部分酸化法は高温で進行し、より効率的にガスを生成します。以下にそれぞれの反応式を示します。

• - 水蒸気改質法：

$$ -CH₂- + H₂O
ightarrow CO + 2H₂ $$

• - 部分酸化法：

$$ -CH₂- + rac{1}{2}O₂
ightarrow CO + H₂ $$

合成ガスの組成調整

合成ガスの組成は、主に利用目的に応じて調整されます。たとえば、メタノールの合成には、水素と一[[酸化炭素]]の比率が2:1であると理想的です。この比率の調整は、主に使用する原料、含まれる水蒸気や酸素の量を変化させることで実現されます。また、水性ガスシフト反応を促進することでも行うことができます。

$$ CO + H₂O
ightarrow CO₂ + H₂ $$

関連項目

合成ガスに関連する重要なトピックには、C1化学や工業化学があります。また、フィッシャー・トロプシュ法や木炭自動車なども、合成ガスを利用した技術として知られています。合成ガスはエネルギー供給や化学合成における新しい可能性を秘め、ますます重要な資源となっています。

もう一度検索