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公開番号2024054920
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022161382
出願日2022-10-06
発明の名称二酸化炭素の固体炭素化設備、及び二酸化炭素の固体炭素化方法
出願人株式会社タクマ
代理人個人
主分類C01B 32/05 20170101AFI20240411BHJP(無機化学)
要約【課題】エネルギーコストを抑えることができる二酸化炭素の固体炭素化設備を提供する。
【解決手段】燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置7と、水を電気分解して水素を生成する電解装置25と、二酸化炭素及び水素を含む処理ガスと熱媒体との熱交換により当該処理ガスを加熱する加熱器13と、加熱された処理ガス中の二酸化炭素を逆シフト反応により一酸化炭素に還元する逆シフト反応器15と、一酸化炭素を炭素に変換する固体炭素化反応器17とを備え、固体炭素化反応器17からのオフガスが熱媒体として利用される二酸化炭素の固体炭素化設備1A。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、
水を電気分解して水素を生成する電解装置と、
前記二酸化炭素及び前記水素を含む処理ガスと熱媒体との熱交換により当該処理ガスを加熱する加熱器と、
加熱された前記処理ガス中の前記二酸化炭素を逆シフト反応により一酸化炭素に還元する逆シフト反応器と、
前記一酸化炭素を炭素に変換する固体炭素化反応器と、
を備え、
前記固体炭素化反応器からのオフガスが前記熱媒体として利用される二酸化炭素の固体炭素化設備。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記固体炭素化反応器からのオフガスが前記加熱器の前段側において前記処理ガスと混合される請求項１に記載の二酸化炭素の固体炭素化設備。
【請求項３】
前記電解装置は、前記燃焼排ガスの熱を利用して発電した電力、及び／又は再生可能エネルギーを利用して発電した電力により、水を電気分解する請求項１又は２に記載の二酸化炭素の固体炭素化設備。
【請求項４】
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、
前記二酸化炭素を電気分解して一酸化炭素を生成する電解装置と、
前記一酸化炭素を含む処理ガスと熱媒体との熱交換により当該処理ガスを加熱する加熱器と、
加熱された前記処理ガス中の前記一酸化炭素を炭素に変換する固体炭素化反応器と、
を備え、
前記固体炭素化反応器からのオフガスが前記熱媒体として利用される二酸化炭素の固体炭素化設備。
【請求項５】
前記電解装置は、さらに水を電気分解して水素を生成する請求項４に記載の二酸化炭素の固体炭素化設備。
【請求項６】
前記固体炭素化反応器からのオフガスが前記電解装置の前段側において前記処理ガスと混合される請求項４又は５に記載の二酸化炭素の固体炭素化設備。
【請求項７】
前記電解装置は、前記燃焼排ガスの熱を利用して発電した電力、及び／又は再生可能エネルギーを利用して発電した電力により、二酸化炭素及び／又は水を電気分解する請求項４又は５に記載の二酸化炭素の固体炭素化設備。
【請求項８】
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収工程と、
水を電気分解して水素を生成する電解工程と、
前記二酸化炭素及び前記水素を含む処理ガスと熱媒体との熱交換により当該処理ガスを加熱する加熱工程と、
加熱された前記処理ガス中の前記二酸化炭素を逆シフト反応により一酸化炭素に還元する逆シフト反応工程と、
前記一酸化炭素を炭素に変換する固体炭素化反応工程と、
を包含し、
前記固体炭素化反応工程において発生したオフガスが前記熱媒体として利用される二酸化炭素の固体炭素化方法。
【請求項９】
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収工程と、
前記二酸化炭素を電気分解して一酸化炭素を生成する電解工程と、
前記一酸化炭素を含む処理ガスと熱媒体との熱交換により当該処理ガスを加熱する加熱工程と、
前記処理ガス中の前記一酸化炭素を炭素に還元する固体炭素化反応工程と、
を包含し、
前記固体炭素化反応工程において発生したオフガスが前記熱媒体として利用される二酸化炭素の固体炭素化方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素から固体炭素を生成する二酸化炭素の固体炭素化設備、及び二酸化炭素の固体炭素化方法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、廃棄物焼却処理施設やバイオマス発電施設、下水汚泥焼却処理施設等においては、二酸化炭素を含む燃焼排ガスが大量に排出されている。近年、地球温暖化を抑制し、持続可能な社会を構築するために、二酸化炭素の排出量を抑えることが重要であるとされる一方で、二酸化炭素を含む燃焼排ガスを有効活用する試みがなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、燃焼排ガス中の二酸化炭素と、有機ケミカルハイドライド法に基づく水素とを用いて逆シフト反応により、水素及び一酸化炭素の混合ガスを生成することが開示されている。
【０００４】
特許文献２には、二酸化炭素とメタン及びその他の炭素源とを含む混合ガスを、プレ反応槽に導入して触媒存在下での加熱により、二酸化炭素、メタン、水素、一酸化炭素の混合ガスに変換し、その後、本反応槽に導入して触媒存在下での加熱により、二酸化炭素を水素と接触還元反応させて炭素を析出させることによって二酸化炭素を固体化することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１５－３０６５３号公報
特開２００３－４８７０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１及び２において、二酸化炭素を一酸化炭素に還元する際には、加熱が必要であり、この還元反応は、高温であるほど一酸化炭素が生成する側に平衡が偏るため、高温下で還元反応を行うようにされている。このため、二酸化炭素を一酸化炭素に還元する際の加熱に要する熱エネルギーが大きく、エネルギーコストが嵩むという問題がある。なお、一酸化炭素を炭素に変換（還元）する際の加熱に要する熱エネルギーも大きく、同様の問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、エネルギーコストを抑えることができる二酸化炭素の固体炭素化設備、及び二酸化炭素の固体炭素化方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明に係る二酸化炭素の固体炭素化設備の特徴構成は、
燃焼排ガスに含まれる二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、
水を電気分解して水素を生成する電解装置と、
前記二酸化炭素及び前記水素を含む処理ガスと熱媒体との熱交換により当該処理ガスを加熱する加熱器と、
加熱された前記処理ガス中の前記二酸化炭素を逆シフト反応により一酸化炭素に還元する逆シフト反応器と、
前記一酸化炭素を炭素に変換する固体炭素化反応器と、
を備え、
前記固体炭素化反応器からのオフガスが前記熱媒体として利用されることにある。
【０００９】
本構成の二酸化炭素の固体炭素化設備によれば、逆シフト反応器において処理ガス中の二酸化炭素を逆シフト反応により一酸化炭素に還元するにあたり、処理ガスは、加熱器において、固体炭素化反応器からのオフガスとの熱交換により加熱される。これにより、逆シフト反応器において、二酸化炭素を一酸化炭素に還元する際の加熱に要する熱エネルギーを削減することができ、エネルギーコストを抑えることができる。
【００１０】
本発明に係る二酸化炭素の固体炭素化設備において、
前記固体炭素化反応器からのオフガスが前記加熱器の前段側において前記処理ガスと混合されることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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