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公開番号2025010735
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-23
出願番号2023112886
出願日2023-07-10
発明の名称炭素剥離システム
出願人株式会社IHI
代理人弁理士法人青海国際特許事務所
主分類B01J 8/24 20060101AFI20250116BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】簡易な処理で触媒粒子から固体炭素を剥離する。
【解決手段】炭素剥離システム100は、固体炭素が付着した触媒粒子を収容する剥離槽250と、剥離槽250に不活性ガスを供給して、触媒粒子の流動層を形成する流動化ガス供給部160と、1または複数のノズル282を有し、剥離槽250内に形成された流動層に不活性ガスを噴射する噴射部280と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
固体炭素が付着した触媒粒子を収容する剥離槽と、
前記剥離槽に不活性ガスを供給して、前記触媒粒子の流動層を形成する流動化ガス供給部と、
１または複数のノズルを有し、前記剥離槽内に形成された前記流動層に不活性ガスを噴射する噴射部と、
を備える、炭素剥離システム。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記剥離槽から排気された、前記固体炭素と前記不活性ガスとの固気混合物を固気分離するサイクロンをさらに備え、
前記流動化ガス供給部および前記噴射部のうちのいずれか一方または両方は、前記サイクロンによって分離された前記不活性ガスを前記剥離槽に供給する、請求項１に記載の炭素剥離システム。
【請求項３】
前記固体炭素の付着量が、前記剥離槽に収容される前記触媒粒子以下である触媒粒子を収容する熱分解装置と、
少なくとも炭化水素を含む原料ガスを前記熱分解装置に供給する原料ガス供給部と、
前記熱分解装置において生じた、固体炭素が付着した前記触媒粒子を前記剥離槽へ排出する触媒排出装置と、
前記剥離槽から排気された、前記固体炭素と前記不活性ガスとの固気混合物を固気分離するサイクロンと、
前記サイクロンによって分離された前記固体炭素と、前記原料ガスとを熱交換する第１熱交換器と、
をさらに備え、
前記原料ガス供給部は、前記第１熱交換器によって熱交換された前記原料ガスを前記熱分解装置に供給する、請求項１または２に記載の炭素剥離システム。
【請求項４】
前記固体炭素の付着量が、前記剥離槽に収容される前記触媒粒子以下である触媒粒子を収容する熱分解装置と、
少なくとも炭化水素を含む原料ガスを前記熱分解装置に供給する原料ガス供給部と、
前記熱分解装置において生じた、固体炭素が付着した前記触媒粒子を前記剥離槽へ排出する触媒排出装置と、
前記剥離槽から排気された、前記固体炭素と前記不活性ガスとの固気混合物を固気分離するサイクロンと、
前記サイクロンによって分離された前記不活性ガスと、前記原料ガスとを熱交換する第２熱交換器と、
をさらに備え、
前記原料ガス供給部は、前記第２熱交換器によって熱交換された前記原料ガスを前記熱分解装置に供給する、請求項１または２に記載の炭素剥離システム。
【請求項５】
前記固体炭素の付着量が、前記剥離槽に収容される前記触媒粒子以下である触媒粒子を収容する熱分解装置と、
少なくとも炭化水素を含む原料ガスを前記熱分解装置に供給する原料ガス供給部と、
前記熱分解装置において生じた、固体炭素が付着した前記触媒粒子を前記剥離槽へ排出する触媒排出装置と、
をさらに備え、
前記流動化ガス供給部は、前記剥離槽内の不活性ガスの流速が、前記熱分解装置内の前記原料ガスの流速よりも大きくなるように、前記剥離槽内に前記不活性ガスを供給して、前記触媒粒子の流動層を形成する、請求項１または２に記載の炭素剥離システム。
【請求項６】
触媒粒子を収容する熱分解装置と、
少なくとも炭化水素を含む原料ガスを前記熱分解装置に供給する原料ガス供給部と、
固体炭素が付着した前記触媒粒子を収容する剥離槽と、
前記剥離槽内の不活性ガスの流速が、前記熱分解装置内の前記原料ガスの流速よりも大きくなるように、前記剥離槽内に前記不活性ガスを供給して、前記触媒粒子の流動層を形成する流動化ガス供給部と、
前記熱分解装置において生じた、前記固体炭素が付着した触媒粒子を前記剥離槽へ排出する触媒排出装置と、
を備える炭素剥離システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、炭素剥離システムに関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【背景技術】
【０００２】
地球温暖化の原因である二酸化炭素の排出削減を目的として、水素を燃料として利用する技術が注目されている。水素を製造する技術として、触媒粒子の存在下で炭化水素を熱分解して、炭素を固体として生成することにより、二酸化炭素を排出せずに水素を製造する技術が開発されている。
【０００３】
上記の触媒粒子を用いる技術では、触媒粒子の表面に固体炭素が生成される。このため、炭化水素を熱分解し続けると、固体炭素によって触媒粒子の表面が覆われてしまい、触媒粒子の機能が低下してしまう。
【０００４】
そこで、触媒粒子の表面から固体炭素を剥離する技術として、非多孔性のジルコニアビーズの表面に、触媒としての鉄を担持させた触媒粒子を用いて、炭化水素の熱分解を行う技術が開発されている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
上記特許文献１の技術では、まず、使用済みの触媒粒子を高温で酸化させることにより、固体炭素ごと鉄（詳細には鉄および酸化鉄）をビーズの表面から剥離させる。続いて、磁石を用いて、固体炭素および鉄をビーズから分離し、ビーズを回収する。そして、回収したビーズの表面に、新たな鉄をコーティングすることにより、触媒粒子を再生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－１５５２３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１のような、ジルコニアビーズに触媒をコーティングする従来技術では、高温での酸化処理、磁石での分離処理、および、コーティング処理が必要となり、触媒粒子を再生するための処理負荷が高くなってしまうという問題がある。
【０００８】
本開示は、このような課題に鑑み、簡易な処理で触媒粒子から固体炭素を剥離することが可能な炭素剥離システムを提供することを目的としている。
【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、本開示の一態様に係る炭素剥離システムは、固体炭素が付着した触媒粒子を収容する剥離槽と、剥離槽に不活性ガスを供給して、触媒粒子の流動層を形成する流動化ガス供給部と、１または複数のノズルを有し、剥離槽内に形成された流動層に不活性ガスを噴射する噴射部と、を備える。
【００１０】
また、上記炭素剥離システムは、剥離槽から排気された、固体炭素と不活性ガスとの固気混合物を固気分離するサイクロンをさらに備え、流動化ガス供給部および噴射部のうちのいずれか一方または両方は、サイクロンによって分離された不活性ガスを剥離槽に供給してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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