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公開番号2024023045
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-02-21
出願番号2022126590
出願日2022-08-08
発明の名称二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置及び方法
出願人荏原実業株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類C12M 1/00 20060101AFI20240214BHJP(生化学;ビール;酒精;ぶどう酒;酢;微生物学;酵素学;突然変異または遺伝子工学)
要約【課題】
微生物を用いた場合でも、高い効率で高濃度のメタンガスを生成可能な、二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置及び方法を提供すること。
【解決手段】
水素含有ガスBとCO₂含有ガスAとを微生物処理を行う嫌気性生物反応槽1に供給し、メタンガスを含有する処理ガスEを排出する二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置において、該処理ガスEの少なくとも一部を該反応槽に循環する循環ガスライン(D)を有することを特徴とする。
【選択図】図2

特許請求の範囲【請求項１】
水素含有ガスとＣＯ
２
含有ガスとを微生物処理を行う嫌気性生物反応槽に供給し、メタンガスを含有する処理ガスを排出する二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置において、
該処理ガスの少なくとも一部を該反応槽に循環する循環ガスラインを有することを特徴とする二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
請求項１に記載の二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置において、
該反応槽の後段には、該処理ガスに含まれるＮＨ
３
を除去するＮＨ
３
除去手段を有することを特徴とする二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置。
【請求項３】
請求項１に記載の二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置において、
該反応槽の後段には、該処理ガスに含まれるメタンガスを分離するためのガス分離手段を有し、
該ガス分離手段によりメタンガスが除去された残留ガスを、該循環ガスラインに供給することを特徴とする二酸化炭除去を含むメタンガス生成装置。
【請求項４】
請求項２に記載の二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置において、
該ＮＨ
３
除去手段の後段には、該ＮＨ
３
除去手段を通過したガスに含まれるメタンガスを分離するためのガス分離手段を有し、
該ガス分離手段によりメタンガスが除去された残留ガスを、該循環ガスラインに供給することを特徴とする二酸化炭除去を含むメタンガス生成装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置において、
該反応槽内の微生物を含む液体中に流動担体を有し、該流動担体の充填率は５～５０％であることを特徴とする二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の二酸化炭素除去及びメタンガス生成装置において、
該循環ガスラインで循環させる該処理ガスの循環量を、該反応槽に供給する該水素含有ガスと該ＣＯ
２
含有ガスとの合計量の０．５～５０倍に設定する循環量調整手段を有することを特徴とする二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置。
【請求項７】
水素含有ガスとＣＯ
２
含有ガスとを嫌気性生物反応槽に供給し、該反応槽内で微生物処理を行い、メタンガスを含有する処理ガスを排出する二酸化炭素除去を含むメタンガス生成方法において、
該処理ガスの少なくとも一部を該反応槽に循環することを特徴とする二酸化炭素除去を含むメタンガス生成方法。
【請求項８】
請求項７に記載の二酸化炭素除去を含むメタンガス生成方法において、
該処理ガスに含まれるＮＨ
３
を除去することを特徴とする二酸化炭素除去を含むメタンガス生成方法。
【請求項９】
請求項７に記載の二酸化炭素除去を含むメタンガス生成方法において、
該処理ガスからメタンガスを分離し、
該メタンガスが除去された残留ガスを、該反応槽に循環させることを特徴とする二酸化炭除去を含むメタンガス生成方法。
【請求項１０】
請求項８に記載の二酸化炭素除去を含むメタンガス生成方法において、
該ＮＨ
３
を除去した処理ガスから、メタンガスを分離し、
該メタンガスが除去された残留ガスを、該反応槽に循環させることを特徴とする二酸化炭除去を含むメタンガス生成方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置及び方法に関し、特に、水素含有ガスとＣＯ
２
含有ガスとを微生物処理を行い、メタンガスを含有する処理ガスを排出する二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置及び方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の原因物質である二酸化炭素の削減及び除去が大きな課題となっている。二酸化炭素は、化石燃料の燃焼等に伴って発生するため、その削減や回収及び再利用が求められている。また、有機性廃水や下水汚泥や有機性廃棄物、食品残渣等の有機性汚泥をメタン発酵にて得られたバイオガス中にも二酸化炭素が含まれており、二酸化炭素の除去が必要となる。
【０００３】
二酸化炭素の除去利用技術として、下記反応式（１）に示すようなメタネーション技術がすでに公知である。
４Ｈ
２
＋ＣＯ
２
→ＣＨ
４
＋２Ｈ
２
Ｏ・・・・・・・・（１）
【０００４】
特許文献１及び２に示すように、二酸化炭素の除去とメタンガスの生成方法として、触媒を用い、高圧、高温の条件で高いメタン生成能力が得られることが既に開示されている。しかし、このような方法は大量のエネルギーを消費し、生成システム・装置の稼働コストが大きく、装置の耐久性も乏しい。
【０００５】
これに対し、特許文献３に示すように、微生物の働きによる上記（１）の反応も可能である。図１に示すように、反応槽１の内部に、微生物を含む液体培地１０を入れ、炭酸ガスと水素ガスを符号Ｃのように供給し、反応槽内の散気手段２から液体培地に通気供給する。また、浮遊する微生物や液体培地を撹拌するため、撹拌翼ＭＢをモーターＭで駆動している。
【０００６】
しかし、そのメタン生成能力は低く、限定的である。例えば、特許文献３のようにリアクター当たりのメタンガス発生量は最大約１０．８Ｌ／Ｌ－Ｒｅａｃｔｏｒ／ｄ（単位：一日で、反応槽内の１リットル当たりのメタンガスの発生量）と少なく、反応槽から排出される処理ガス中のメタンガス濃度も５５％程度と低い。微生物によるメタネーション反応は微生物濃度や処理条件、特に二酸化炭素や水素ガスの反応液中への溶解濃度や溶解速度、微生物への拡散速度等に大きく影響される。このため、微生物によるメタネーションにおいては、安定した高いメタン生成速度及び高濃度メタンガスの生成が大きな課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第５５６２８７３号公報
特許第６９５６６６５号公報
特公昭６３－４９９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、上述した問題を解消し、微生物を用いた場合でも、高い効率で高濃度のメタンガスを生成可能な、二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の二酸化炭素処理を含むメタンガス生成装置及び方法は、以下の特徴を有する。
（１）水素含有ガスとＣＯ
２
含有ガスとを微生物処理を行う嫌気性生物反応槽に供給し、メタンガスを含有する処理ガスを排出する二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置において、該処理ガスの少なくとも一部を該反応槽に循環する循環ガスラインを有することを特徴とする。
【００１０】
（２）上記（１）に記載の二酸化炭素除去を含むメタンガス生成装置において、該反応槽の後段には、該処理ガスに含まれるＮＨ
３
を除去するＮＨ
３
除去手段を有することを特徴とする。
（【００１１】以降は省略されています）

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