特許ウォッチ

公開番号2024157422
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-07
出願番号2023071783
出願日2023-04-25
発明の名称固体炭素の析出方法および固体炭素析出システム
出願人太平洋セメント株式会社,国立大学法人静岡大学
代理人デロイトトーマツ弁理士法人,個人,個人,個人
主分類C01B 32/05 20170101AFI20241030BHJP(無機化学)
要約【課題】CO₂の固定化システムにおいて原料ガスから析出される固体炭素の回収率を向上させると共に反応器の構成を簡易にすることを可能とした固体炭素の析出方法および固体炭素析出システムを提供する。
【解決手段】二酸化炭素と水素とを含む原料ガスと、メタネーション反応を活性化させる触媒とを接触させ、前記原料ガスからメタンおよび水を生成した後に、前記生成されたメタンと、ドライリフォーミング反応を活性化させる触媒とを接触させた状態で加熱することにより、前記メタンを一酸化炭素に変換する一連の第1の工程と、前記変換された一酸化炭素と、固体炭素析出反応を活性化させる触媒とを接触させ、前記一酸化炭素から固体炭素を析出する第2の工程と、を含み、前記固体炭素析出反応を活性化させる触媒はセメンタイトであり、前記第1の工程で変換されたガスを前記第2の工程へ導入する前にあらかじめ載置されることを特徴とする。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素と水素とを含む原料ガスと、メタネーション反応を活性化させる触媒とを接触させ、前記原料ガスからメタンおよび水を生成した後に、前記生成されたメタンと、リフォーミング反応を活性化させる触媒とを接触させた状態で加熱することにより、前記メタンを一酸化炭素に変換する一連の第１の工程と、
前記変換された一酸化炭素と、固体炭素析出反応を活性化させる触媒とを接触させ、前記一酸化炭素から固体炭素を析出する第２の工程と、を含み、
前記固体炭素析出反応を活性化させる触媒はセメンタイトであり、前記第１の工程で変換されたガスを前記第２の工程へ導入する前にあらかじめ載置されることを特徴とする固体炭素の析出方法。
続きを表示（約 610 文字）【請求項２】
前記第２の工程は、前記固体炭素析出反応を活性化させる触媒が、前記第１の工程で変換されたガスを前記第２の工程へ導入する前にあらかじめ載置されることに代わり、固体炭素が析出していない新たな前記セメンタイトが連続的または間欠的に供給されると共に固体炭素が析出した前記セメンタイトが連続的または間欠的に排出されることを特徴とする請求項１に記載の固体炭素の析出方法。
【請求項３】
前記固体炭素析出反応を活性化させる触媒は、鉄系触媒の少なくとも一部がセメンタイト化したものであることを特徴とする請求項１に記載の固体炭素の析出方法。
【請求項４】
二酸化炭素と水素とを含む原料ガスと、メタネーション反応を活性化させる触媒とを接触させ、前記原料ガスからメタンおよび水を生成した後に、前記生成されたメタンと、リフォーミング反応を活性化させる触媒とを接触させた状態で加熱することにより、前記メタンを一酸化炭素に変換する一連の反応を行う第一反応器と、
前記変換された一酸化炭素と、セメンタイトとを接触させ、前記一酸化炭素から固体炭素を析出する第二反応器と、
前記第二反応器に、固体炭素が析出していない新たなセメンタイトを連続的または間欠的に供給すると共に固体炭素が析出した前記セメンタイトを連続的または間欠的に排出する機構と、を備えることを特徴とする固体炭素析出システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体炭素の析出方法および固体炭素析出システムに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
現在、地球温暖化ガスとして環境に悪影響を及ぼす二酸化炭素の削減・固定化は、世界的な急務である。それを受けて、各所において、ＣＯ
２
排出削減技術、ＣＯ
２
分離・回収技術、ＣＯ
２
有用資源化技術、ＣＯ
２
固定化技術など、多様な技術が実用化に向けて研究開発されている。
【０００３】
二酸化炭素を有効利用する方法として、例えば、２５０～５００℃に加熱された触媒の存在下において二酸化炭素と水素の混合ガスを流通させると、メタネーション反応によりメタンが合成できることが知られている（特許文献１を参照）。また、メタンを高温熱分解することにより、固体炭素を析出させる技術についても知られている（特許文献２～５を参照）。
【０００４】
特許文献２では、触媒を使用せずにメタネーション反応を生じさせる第一反応器と、１２００℃以上の温度条件によりメタンを分解する第二反応器とが直列に接続されている連続炭素除去システムが開示されている。
【０００５】
特許文献３では、二酸化炭素と水素を触媒の存在下で反応させて、メタンと水を含む混合ガスを生成する第一反応工程と、第一反応工程で得られたメタンガスを原料として、カーボン、グラファイト、カーボンナノチューブおよびダイヤモンドからなる群から選択される少なくとも１つの炭素製品を製造する第二反応工程を含む二酸化炭素の固定化方法が開示されている。
【０００６】
特許文献４では、二酸化炭素と水素とを含む原料ガスと、メタネーション反応を活性化させる触媒とを接触させ、原料ガスからメタンおよび水素を生成するメタネーション反応器と、メタネーション反応器で生成されたメタンを加熱することで、メタンを固体炭素および水素に分解するメタン熱分解反応器と、を含む二酸化炭素固定システムが開示されている。
【０００７】
特許文献５では、二酸化炭素とメタンの割合が７：３の混合ガスを、触媒３０ｗｔ％Ｎｉ／ＳｉＯ
２
が充填されたプレ反応槽に流し、加熱炉によって５５０℃の反応温度で一定時間反応させることで、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、鉄を主成分とする触媒５０ｗｔ％Ｆｅ／ＳｉＯ
２
が充填された本反応槽に流し、加熱炉によって４００℃の低温にて二酸化炭素を水素と接触還元反応をさせて炭素を析出させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特開２０１９－１７２５９５号公報
特開平８－１３３２００号公報
特開２００５－６０１３７号公報
特開２０１５－１９６６１９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】
【０００９】
ところで、上記特許文献２～４では、反応器の構成、反応器の構成に応じた適切な触媒の種類、およびその供給方法については、十分に検討なされておらず、未だ改善の余地が残っている。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、ＣＯ
２
の固定化システムにおいて原料ガスから析出される固体炭素の回収率を向上させると共に反応器の構成を簡易にすることを可能とした固体炭素の析出方法および固体炭素析出システム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】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許