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公開番号2025145189
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024045246
出願日2024-03-21
発明の名称メタン製造システム
出願人大阪瓦斯株式会社
代理人弁理士法人R&C
主分類C07C 7/144 20060101AFI20250926BHJP(有機化学)
要約【課題】コストの増加や設置スペースの拡大を抑えつつ、高濃度なメタンの製造が可能なメタン製造システムを提供する。
【解決手段】メタンを製造するメタン製造システム1であって、水素と一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくともいずれか一方とを含む第1ガスが供給されるメタン化反応部4と、メタン化反応部4で得られた少なくともメタンを含むメタン化反応出口成分を含んだ第2ガスが供給されるメタン分離部5と、を備えており、メタン分離部5は、メタン分離膜によって第2ガスをメタンを主成分として含む目的ガスと、他の残余成分を主成分として含むリサイクルガスとに分離し、リサイクルガスは、メタン化反応部4に供給される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
メタンを製造するメタン製造システムであって、
水素と一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくともいずれか一方とを含む第１ガスが供給されるメタン化反応部と、
前記メタン化反応部で得られた少なくともメタンを含むメタン化反応部出口成分を含んだ第２ガスが供給されるメタン分離部と、を備えており、
前記メタン分離部は、メタン分離膜によって前記第２ガスを前記メタンを主成分として含む目的ガスと、他の残余成分を主成分として含むリサイクルガスとに分離し、
前記リサイクルガスは、前記メタン化反応部に供給される、メタン製造システム。
続きを表示（約 540 文字）【請求項２】
前記メタン化反応部出口成分は、水を更に含み、
前記第２ガス及び前記リサイクルガスは、前記メタン化反応部出口成分中の前記水が気化した水蒸気を含む、請求項１に記載のメタン製造システム。
【請求項３】
２５℃以上３５０℃以下の前記第１ガスが前記メタン化反応部に供給され、
２００℃以上６００℃以下の前記第２ガスが前記メタン分離部に供給され、
２００℃以上６００℃以下の前記リサイクルガスが前記メタン化反応部に供給される、請求項２に記載のメタン製造システム。
【請求項４】
前記メタン分離部が多段式である、請求項１に記載のメタン製造システム。
【請求項５】
水及び二酸化炭素が供給される電解反応部を更に備えており、
前記第１ガスは、前記電解反応部で得られた少なくとも水素及び一酸化炭素を含む電解反応部出口成分を含む、請求項１に記載のメタン製造システム。
【請求項６】
前記電解反応部と前記メタン化反応部との間に水分離部を備えており、
前記第１ガスは、前記水分離部で水が分離された後に、前記メタン化反応部へ供給される、請求項５に記載のメタン製造システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタン製造システムに関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、カーボンニュートラルの観点から、二酸化炭素を原料としてメタンを製造するプロセスの研究開発が行われている。例えば、電解反応によって水から水素を製造し、その後に水素と二酸化炭素とを原料とするメタン化反応によってメタンを製造するプロセスが提案されている。また、特許文献１には、電解反応部と逆水性ガスシフト反応部とを組み合わせて、電解反応によって水と二酸化炭素とから水素と一酸化炭素とを含むガスを製造し、水素と一酸化炭素とを原料とするメタン化反応によってメタンを製造するプロセスが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２３－５０７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記のようなプロセスで製造したメタンを導管に注入して使用するためには、不純物濃度が水素であれば４ｖｏｌ％以下、一酸化炭素であれば０．０５ｖｏｌ％以下、二酸化炭素であれば０．５ｖｏｌ％以下でなければならない。
【０００５】
ここで、メタン化反応によってメタンを製造する場合、メタン化反応装置を複数用意し、未反応物を含む排出ガスを再度反応装置に供給する方式（多段方式）を採用することで、最終的に得られるガス中の不純物濃度が低下した高濃度なメタンを製造できる。
【０００６】
しかしながら、メタン化反応装置は、温度などを適切に管理する必要があり、そのための制御系が必要となる。そのため、多段方式を採用してメタン化反応装置の個数が増えるほどコストが高くなるという問題がある。また、多段方式を採用する場合、メタン化反応装置を複数設置するための十分なスペースが必要になるため、システム全体として、設置スペースが拡大するという問題もある。
【０００７】
つまり、メタン化反応によってメタンを製造するシステムにおいて、多段方式を採用した場合、メタンの収率を向上させて高濃度なメタンを製造するためには、コストの増加や設置スペースの拡大が避けられないという問題がある。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、コストの増加や設置スペースの拡大を抑えつつ、高濃度なメタンの製造が可能なメタン製造システムの提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係るメタン製造システムの特徴構成は、
メタンを製造するメタン製造システムであって、
水素と一酸化炭素及び二酸化炭素の少なくともいずれか一方とを含む第１ガスが供給されるメタン化反応部と、
前記メタン化反応部で得られた少なくともメタンを含むメタン化反応部出口成分を含んだ第２ガスが供給されるメタン分離部と、を備えており、
前記メタン分離部は、メタン分離膜によって前記第２ガスを前記メタンを主成分として含む目的ガスと、他の残余成分を主成分として含むリサイクルガスとに分離し、
前記リサイクルガスは、前記メタン化反応部に供給される点にある。
【００１０】
上記特徴構成によれば、メタン化反応部で得られたメタンをメタン化反応部よりも小さいスペースに設置でき、低コストで運用可能なメタン分離部で分離できるため、複数のメタン化反応部を設ける場合と比較して、メタン製造システムのコストの増加や設置スペースの拡大を抑えられる。また、分離後のリサイクルガスをメタン化反応部に供給して未反応物をメタン化反応に再利用できるため、メタン収率を向上させ、高濃度なメタンを製造できる。つまり、上記特徴構成を備えたメタン製造システムによれば、コストの増加や設置スペースの拡大を抑えつつ、高濃度なメタンの製造が可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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