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公開番号2025170636
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-19
出願番号2024075390
出願日2024-05-07
発明の名称メタン生成システム
出願人大阪瓦斯株式会社,株式会社INPEX
代理人弁理士法人R&C
主分類C07C 1/12 20060101AFI20251112BHJP(有機化学)
要約【課題】メタン化反応に供給する二酸化炭素を含有する原料ガスから硫黄成分を除去する際の予熱を、簡便な構成で行うことができるメタン生成システムを提供する。
【解決手段】第1原料ガスG1中の硫黄成分を除去する脱硫器20と、脱硫器20にて脱硫された脱硫ガスG1Aを通流させる脱硫ガス通流路30と、脱硫ガスG1A及び第2原料ガスG2を受け入れて、メタン化反応触媒Cを用いてメタン化する反応器50Aを含む、メタン化機構50と、を備え、脱硫ガスG1A及び第2原料ガスG2を受け入れて、メタン化反応触媒Cを用いてメタン化する断熱反応器60と、断熱反応器60から排出されたメタン含有ガスMG1を通流させ、反応器50Aに通流させるメタン含有ガス通流路70と、第1原料ガスG1をメタン含有ガスMG1により予備加熱する第1原料ガス用予熱器80と、を備える、メタン生成システムX。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
二酸化炭素を含む第１原料ガスを通流させる第１原料ガス供給路と、
前記第１原料ガス供給路を通流する前記第１原料ガスを受け入れて、前記第１原料ガス中の硫黄成分を除去する脱硫器と、
前記脱硫器にて脱硫された脱硫ガスを通流させる脱硫ガス通流路と、
水素を含む第２原料ガスを通流させる第２原料ガス供給路と、
前記脱硫ガス通流路を通流する前記脱硫ガス及び前記第２原料ガス供給路を通流する前記第２原料ガスを受け入れて、メタン化反応触媒を用いてメタン化する反応器を含む、メタン化機構と、を備えたメタン生成システムであって、
前記反応器に供給される前記脱硫ガスの少なくとも一部及び前記反応器に供給される前記第２原料ガスの少なくとも一部を受け入れて、メタン化反応触媒を用いてメタン化する断熱反応器と、
前記断熱反応器から排出されたメタン含有ガスを通流させ、前記反応器に通流させるメタン含有ガス通流路と、
前記第１原料ガス供給路を通流する前記第１原料ガスを、前記メタン含有ガス通流路を通流する前記メタン含有ガスにより予備加熱する第１原料ガス用予熱器と、を備える、メタン生成システム。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記脱硫ガス通流路は、前記脱硫器と前記反応器とを連通する反応器用脱硫ガス通流路と、前記反応器用脱硫ガス通流路から分岐して、前記断熱反応器に連通する断熱反応器用脱硫ガス通流路と、を備え、
前記脱硫ガス通流路には、前記反応器用脱硫ガス通流路及び前記断熱反応器用脱硫ガス通流路のそれぞれを通流する前記脱硫ガスの流量を調整する脱硫ガス流量調整機構が配置されている、請求項１に記載のメタン生成システム。
【請求項３】
前記脱硫ガス流量調整機構は、前記第２原料ガス供給路を介して前記断熱反応器に供給される前記第２原料ガス中の水素に対する、前記断熱反応器用脱硫ガス通流路を介して前記断熱反応器に供給される前記脱硫ガス中の二酸化炭素のモル比が、０．０１以上０．０６以下となるように、前記断熱反応器用脱硫ガス通流路を通流させる前記脱硫ガスの流量を調整する、請求項２に記載のメタン生成システム。
【請求項４】
前記断熱反応器には、前記第２原料ガス供給路を通流する前記第２原料ガスの全量が供給される、請求項３に記載のメタン生成システム。
【請求項５】
前記第２原料ガス供給路は、第２ガス原料源と前記反応器とを連通する反応器用供給路と、前記反応器用供給路から分岐して、前記断熱反応器に連通する断熱反応器用供給路と、を備え、
前記第２原料ガス供給路には、前記反応器用供給路及び前記断熱反応器用供給路のそれぞれを通流する前記第２原料ガスの流量を調整する第２原料ガス流量調整機構が配置されている、請求項１に記載のメタン生成システム。
【請求項６】
前記第２原料ガス流量調整機構は、前記脱硫ガス通流路を介して前記断熱反応器に供給される前記脱硫ガス中の二酸化炭素に対する、前記断熱反応器用供給路を介して前記断熱反応器に供給される前記第２原料ガス中の水素のモル比が、０．０５以上０．６以下となるように、前記断熱反応器用供給路を通流させる前記第２原料ガスの流量を調整する、請求項５に記載のメタン生成システム。
【請求項７】
前記断熱反応器には、前記脱硫ガス通流路を通流する前記脱硫ガスの全量が供給される、請求項６に記載のメタン生成システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、メタン化反応触媒を用いてメタン化する反応器を含むメタン化機構を備えたメタン生成システムに関する。
続きを表示（約 1,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化対策の観点から、燃焼利用しても大気中の二酸化炭素濃度を実質的に増加させることがないカーボンニュートラル燃料に注目が集まっている。
【０００３】
工業プロセスや火力発電などで発生する排ガスから二酸化炭素を回収し、再生可能エネルギーである太陽光発電や風力発電などによる電力を用いた電気分解により得られた水素と反応させれば、メタンが得られる。この方法によって得られたメタンは、燃焼利用しても追加的な二酸化炭素の発生がないことから、地球温暖化に影響しないカーボンニュートラル燃料と考えることができる。
【０００４】
二酸化炭素と水素とを反応してメタンを得る以下のメタン化反応が公知である。
【０００５】
[化１]
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20
151
【０００６】
サバティエ反応と呼ばれるこの反応は、地球温暖化の原因の１つとされる二酸化炭素を還元する反応であり、例えば４００～５００℃程度と比較的低い温度で反応が進行する。
【０００７】
例えば特許文献１，２には、水素および炭素酸化物を含有する原料ガスからメタン化触媒を用いてメタンを形成するプロセスが記載してある。当該メタン化触媒を用いたメタン化反応は、等温反応器および断熱反応器によって行われている。
【０００８】
サバティエ反応によるメタン化触媒に使用する燃焼排ガス、ガス田随伴ガスおよびバイオガス等に由来する二酸化炭素の原料ガスにはメタン化触媒を失活させる硫黄成分が含まれていることがある。メタン化触媒の触媒寿命を延ばすためには、当該硫黄成分は除去することが望まれている。
【０００９】
特許文献３には、水素および二酸化炭素を含有する原料ガスからメタン含有ガス混合物を製造するプロセスが記載してある。当該プロセスでは、二酸化炭素を含有する原料ガスが熱交換器で予熱され、酸化亜鉛脱硫材の固定床を含む脱硫器を通過して硫黄成分（硫化水素）が除去されることが開示してある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
米国特許第４２９８６９４号明細書
米国特許第４２９４９３２号明細書
英国特許第２５２６１８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
（【００１１】以降は省略されています）

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