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公開番号2024106425
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-08
出願番号2023010663
出願日2023-01-27
発明の名称生成装置及び生成方法
出願人日立造船株式会社
代理人弁理士法人秀和特許事務所
主分類C07C 1/12 20060101AFI20240801BHJP(有機化学)
要約【課題】反応塔で生成される製品ガス中の未反応ガスの残存量を低減する。
【解決手段】生成装置は、二酸化炭素と水素との触媒反応により製品ガスを生成する反応塔に供給される少なくとも二酸化炭素ガスを含む第1原料ガスの密度、第1原料ガスの流量の第1計測値及び第1原料ガス中の二酸化炭素濃度に基づいて、第1原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量を算出し、反応塔に供給される少なくとも水素ガスを含む第2原料ガスの密度、第2原料ガスの流量の第2計測値及び第2原料ガス中の水素濃度に基づいて、第2原料ガスに含まれる水素ガスの流量を算出し、第1原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量及び第2原料ガスに含まれる水素ガスの流量に基づいて、第1原料ガスの流量及び第2原料ガスの流量の少なくとも一方を制御する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素と水素との触媒反応により製品ガスを生成する反応塔と、
前記反応塔に供給される少なくとも二酸化炭素ガスを含む第１原料ガスの密度を取得する第１取得部と、
前記第１原料ガスの流量を計測して第１計測値を出力する第１計測部と、
前記第１原料ガス中の二酸化炭素濃度を取得し、前記第１原料ガスの密度、前記第１計測値及び前記第１原料ガス中の二酸化炭素濃度に基づいて、前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量を算出する第１算出部と、
前記反応塔に供給される少なくとも水素ガスを含む第２原料ガスの密度を取得する第２取得部と、
前記第２原料ガスの流量を計測して第２計測値を出力する第２計測部と、
前記第２原料ガス中の水素濃度を取得し、前記第２原料ガスの密度、前記第２計測値及び前記第２原料ガス中の水素濃度に基づいて、前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量を算出する第２算出部と、
前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量及び前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量に基づいて、前記第１原料ガスの流量及び前記第２原料ガスの流量の少なくとも一方を制御する制御部と、
を備える生成装置。
続きを表示（約 1,900 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量と前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量との比が所定比となるように、前記第１原料ガスの流量及び前記第２原料ガスの流量の少なくとも一方を制御する、
請求項１に記載の生成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量、前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量及び前記所定比に基づいて、前記第１原料ガスの流量の第１制御値を決定し、前記第１制御値に基づいて、前記第１原料ガスの流量を制御する、
請求項２に記載の生成装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量、前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量及び前記所定比に基づいて、前記第２原料ガスの流量の第２制御値を決定し、前記第２制御値に基づいて、前記第２原料ガスの流量を制御する、
請求項２又は３に記載の生成装置。
【請求項５】
前記第１原料ガスは、少なくとも二酸化炭素ガス及び水素ガスを含み、
前記第１算出部は、更に、前記第１原料ガス中の水素濃度を取得し、前記第１原料ガスの密度、前記第１計測値及び前記第１原料ガス中の水素濃度に基づいて、前記第１原料ガスに含まれる水素ガスの流量を算出し、
前記制御部は、更に、前記第１原料ガスに含まれる水素ガスの流量と前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量とを合計した第１合計流量を算出し、前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量と前記第１合計流量との比が所定比となるように、前記第１原料ガスの流量及び前記第２原料ガスの流量の少なくとも一方を制御する、
請求項１に記載の生成装置。
【請求項６】
前記第２原料ガスは、少なくとも水素ガス及び二酸化炭素ガスを含み、
前記第２算出部は、更に、前記第２原料ガス中の二酸化炭素濃度を取得し、前記第２原料ガスの密度、前記第２計測値及び前記第２原料ガス中の二酸化炭素濃度に基づいて、前記第２原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量を算出し、
前記制御部は、更に、前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量と前記第２原
料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量とを合計した第２合計流量を算出し、前記第２合計流量と前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量との比が所定比となるように、前記第１原料ガスの流量及び前記第２原料ガスの流量の少なくとも一方を制御する、
請求項１に記載の生成装置。
【請求項７】
前記第１原料ガスは、少なくとも二酸化炭素ガス及び水素ガスを含み、
前記第２原料ガスは、少なくとも水素ガス及び二酸化炭素ガスを含み、
前記第１算出部は、更に、前記第１原料ガス中の水素濃度を取得し、前記第１原料ガスの密度、前記第１計測値及び前記第１原料ガス中の水素濃度に基づいて、前記第１原料ガスに含まれる水素ガスの流量を算出し、
前記第２算出部は、更に、前記第２原料ガス中の二酸化炭素濃度を取得し、前記第２原料ガスの密度、前記第２計測値及び前記第２原料ガス中の二酸化炭素濃度に基づいて、前記第２原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量を算出し、
前記制御部は、更に、前記第１原料ガスに含まれる水素ガスの流量と前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量とを合計した第１合計流量を算出し、前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量と前記第２原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量とを合計した第２合計流量を算出し、前記第１合計流量と前記第１合計流量との比が所定比となるように、前記第１原料ガスの流量及び前記第２原料ガスの流量の少なくとも一方を制御する、
請求項１に記載の生成装置。
【請求項８】
前記製品ガスは、メタンガス及び水素ガスを含み、
前記製品ガスに含まれる水素ガスを酸素と反応させて水を生成することで前記製品ガスから水素ガスを除去する除去部を備える、
請求項１に記載の生成装置。
【請求項９】
前記製品ガスは、メタンガス及び二酸化炭素ガスを含み、
前記製品ガスに含まれる二酸化炭素ガスを吸蔵することで前記製品ガスから二酸化炭素ガスを除去する除去部を備える、
請求項１に記載の生成装置。
【請求項１０】
前記除去部にパージガスを供給して前記除去部に吸蔵された二酸化炭素ガスをパージするパージ部を備える、
請求項９に記載の生成装置。
（【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、生成装置及び生成方法に関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１には、気体状態の反応物の発熱反応によって、製品ガスを生成させる生成装置及び生成方法に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６９８４０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
反応塔内に二酸化炭素及び水素を含む原料ガスを供給し、原料ガスの発熱反応によって原料ガスから製品ガスが生成される。例えば、混合ガスやガス組成が変動するガスを原料ガスとする場合、原料ガスの流量を正確に測定できないため、原料ガスに含まれる二酸化炭素と水素との比率の調整が難しい。その結果、反応塔で生成される製品ガス中に未反応ガスが残ってしまう場合がある。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、反応塔で生成される製品ガス中の未反応ガスの残存量を低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するための本発明は、二酸化炭素と水素との触媒反応により製品ガスを生成する反応塔と、前記反応塔に供給される少なくとも二酸化炭素ガスを含む第１原料ガスの密度を取得する第１取得部と、前記第１原料ガスの流量を計測して第１計測値を出力する第１計測部と、前記第１原料ガス中の二酸化炭素濃度を取得し、前記第１原料ガスの密度、前記第１計測値及び前記第１原料ガス中の二酸化炭素濃度に基づいて、前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量を算出する第１算出部と、前記反応塔に供給される少なくとも水素ガスを含む第２原料ガスの密度を取得する第２取得部と、前記第２原料ガスの流量を計測して第２計測値を出力する第２計測部と、前記第２原料ガス中の水素濃度を取得し、前記第２原料ガスの密度、前記第２計測値及び前記第２原料ガス中の水素濃度に基づいて、前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量を算出する第２算出部と、前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量及び前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量に基づいて、前記第１原料ガスの流量及び前記第２原料ガスの流量の少なくとも一方を制御する制御部と、を備える生成装置である。
【０００７】
上記生成装置によれば、第１原料ガスの密度、第１計測値及び第１原料ガス中の二酸化炭素濃度に基づいて、第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量を算出し、第２原料ガスの密度、第２計測値及び第２原料ガス中の水素濃度に基づいて、第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量を算出する。第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量と、第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量とをそれぞれ算出することで、反応塔に供給される二酸化炭素ガスと水素ガスとの比率を精度よく調整することができる。上記生成装置によれば、反応塔に供給される第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量及び反応塔に供給される第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量に基づいて、反応塔に供給される第１原料ガスの流量及び反応塔に供給される第２原料ガスの流量の少なくとも一方を制御する。これにより、反応塔で生成される製品ガス中の未反応ガスの残存量を低減することができる
。
【０００８】
前記制御部は、前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量と前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量との比が所定比となるように、前記第１原料ガスの流量及び前記第２原料ガスの流量の少なくとも一方を制御してもよい。これにより、反応塔で生成される製品ガス中に未反応ガスである二酸化炭素ガス及び水素ガスが残ることが抑止される。所定比は、例えば１．０：４．０であるが、この比に限定されず、所定比は、１．０：４．０と近似する値であってもよい。反応塔に供給される第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量と反応塔に供給される第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量との比が１．０：４．０に近似するほど、反応塔で生成される製品ガス中の二酸化炭素ガスの残存量及び水素ガスの残存量がより低減される。
【０００９】
前記制御部は、前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量、前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量及び前記所定比に基づいて、前記第１原料ガスの流量の第１制御値を決定し、前記第１制御値に基づいて、前記第１原料ガスの流量を制御してもよい。制御部は、反応塔に供給される第２原料ガスの流量を成り行き又は設定流量としてもよい。このような制御は、例えば、再生可能エネルギーで発生した水素ガスを可能な限り有効利用するシステムに向いている。
【００１０】
前記制御部は、前記第１原料ガスに含まれる二酸化炭素ガスの流量、前記第２原料ガスに含まれる水素ガスの流量及び前記所定比に基づいて、前記第２原料ガスの流量の第２制御値を決定し、前記第２制御値に基づいて、前記第２原料ガスの流量を制御してもよい。制御部は、反応塔に供給される第１原料ガスの流量を成り行き又は設定流量としてもよい。このような制御は、例えば、分離回収した二酸化炭素ガスを可能な限り有効利用するシステムに向いている。
（【００１１】以降は省略されています）

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