特許ウォッチ

公開番号2025180201
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-12-11
出願番号2024087365
出願日2024-05-29
発明の名称メタン生成システム
出願人株式会社ジェイテクト,トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類C07C 1/12 20060101AFI20251204BHJP(有機化学)
要約【課題】複数の伝熱管の周囲を熱媒体が流通する反応器を備えるメタン生成システムにおいて、伝熱管毎の温度バラツキの発生を抑制する。
【解決手段】メタン生成システムは、メタン生成反応に用いられる触媒が内部に設けられた複数の伝熱管104と、複数の伝熱管104を収容する筒状のシェル101とを有する反応器100と、反応器100の外周部101aに熱媒体が通過可能に接続され、反応器100に熱媒体を供給して触媒の温度調整を行う温度調整装置200とを備える。シェル101の内部には、伝熱管104の周囲に熱媒体が流通する熱媒体流路111が形成されている。シェル断面において、シェル101の中央部に伝熱管104および熱媒体流路111が配置できない中央領域101bが設けられている。伝熱管104および熱媒体流路111は、シェル101の外周部101aと中央領域101bとの間に配置されている。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
原料ガスとして二酸化炭素と水素を用いたメタン生成反応によってメタンを生成するメタン生成システムであって、
前記メタン生成反応に用いられる触媒が内部に設けられた複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管を収容する筒状のシェルとを有する反応器と、
前記シェルの外周部に熱媒体が通過可能に接続され、前記反応器に前記熱媒体を供給して前記触媒の温度調整を行う温度調整装置と、
を備え、
前記シェルの内部には、前記伝熱管の周囲に前記熱媒体が流通する熱媒体流路が形成されており、
前記シェルの軸方向に直交するシェル断面の中央部に、前記伝熱管および前記熱媒体流路が配置できない中央領域が設けられており、
前記伝熱管および前記熱媒体流路は、前記シェルの外周部と前記中央領域との間に配置されている、メタン生成システム。
続きを表示（約 890 文字）【請求項２】
前記中央領域は、前記シェルの軸方向に平行に延びる内部空間を有する中空部である、請求項１に記載のメタン生成システム。
【請求項３】
前記中空部には、内部空間の一端側と他端側を遮断する遮断部が設けられている、請求項２に記載のメタン生成システム。
【請求項４】
前記遮断部は、前記中空部の内部空間を密閉しておらず、
前記中空部には、前記原料ガスまたは前記メタンが流入可能になっている、請求項３に記載のメタン生成システム。
【請求項５】
前記シェル断面において、前記中央領域の周囲に周方向に並んだ前記伝熱管が少なくとも一列配置されている、請求項１に記載のメタン生成システム。
【請求項６】
前記シェル断面において、複数の前記伝熱管は周方向に等間隔に配置されている、請求項１に記載のメタン生成システム。
【請求項７】
前記シェルの外周部には、前記温度調整装置から前記熱媒体流路に前記熱媒体が流入する外周流入口が設けられており、
前記外周流入口は、前記シェル断面における最外周側に周方向に並んで配置された前記伝熱管に対向して設けられている、請求項１に記載のメタン生成システム。
【請求項８】
前記外周流入口の孔径は、前記シェル断面における前記伝熱管の外径よりも小さくなっている、請求項７に記載のメタン生成システム。
【請求項９】
前記シェルの外周における前記外周流入口に対応する位置に、前記外周流入口を通過する前記熱媒体を貯留可能な入口側貯留部が設けられている、請求項７に記載のメタン生成システム。
【請求項１０】
前記シェルの外周部には、前記熱媒体流路から前記温度調整装置に前記熱媒体が流出する外周流出口が設けられており、
前記外周流出口は、前記シェル断面における最外周側に周方向に並んで配置された前記伝熱管に対向して設けられている、請求項１に記載のメタン生成システム。
（【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、メタン生成システムに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
二酸化炭素と水素を反応させるメタン生成反応では、メタン生成効率を高めるために温度管理が重要となる。具体的には、触媒を用いてメタンを生成する場合には、触媒反応によって触媒温度が上昇してメタン生成効率が低下するため、触媒温度を所定範囲内に保ってメタン生成効率の低下を抑制する必要がある。
【０００３】
特許文献１には、触媒が充填された複数の伝熱管が並列配置してシェルに収容されたメタン生成装置が開示されている。このメタン生成装置では、シェル内部に、ガスが流れる触媒が充填された伝熱管空間と、伝熱管外部で熱媒体が流れる空間とを有する構造を備えている。そして、シェルの外周に熱媒体の流入口と流出口が設けられており、伝熱管の周囲に熱媒体を流通させて伝熱管内部の温度調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特許第７１４５９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、複数の伝熱管は、シェルの外周部からの距離がそれぞれ異なり、熱媒体の流入口および流出口との距離がそれぞれ異なるため、各伝熱管の周囲を流れる熱媒体の流量は伝熱管ごとにバラツキが生じやすい。このため、伝熱管ごとに冷却能力のバラツキが生じ、全体をメタン生成反応に適切な温度に維持することが難しい。
【０００６】
また、メタン生成装置でメタンの生成量を増やすためには、伝熱管の本数を増加させ、シェルを大型化させる必要がある。シェルを大型化させた場合、シェルの外周部から中央部までの距離が大きくなり、シェルの外周部付近と中央部付近で、伝熱管の周囲を流れる熱媒体の流量のバラツキが大きくなりやすい。つまり、伝熱管の本数を増加させ、シェルを大型化させた場合には、伝熱管ごとの冷却能力のバラツキがより顕著に生じやすくなる。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、複数の伝熱管の周囲を熱媒体が流通する反応器を備えるメタン生成システムにおいて、伝熱管ごとの温度バラツキを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、
原料ガスとして二酸化炭素と水素を用いたメタン生成反応によってメタンを生成するメタン生成システムであって、
前記メタン生成反応に用いられる触媒が内部に設けられた複数の伝熱管と、前記複数の伝熱管を収容する筒状のシェルとを有する反応器と、
前記シェルの外周部に熱媒体が通過可能に接続され、前記反応器に熱媒体を供給して前記触媒の温度調整を行う温度調整装置と、
を備え、
前記シェルの内部には、前記伝熱管の周囲に前記熱媒体が流通する熱媒体流路が形成されており、
前記シェルの軸方向に直交するシェル断面において、前記シェルの中央部に前記伝熱管および前記熱媒体流路が配置できない中央領域が設けられており、
前記伝熱管および前記熱媒体流路は、前記シェルの外周部と前記中央領域との間に配置されている、ことを特徴とするメタン生成システムにある。
【発明の効果】
【０００９】
このようにシェルの中央部に伝熱管および熱媒体流路が配置されていない中央領域を設けることで、シェルの外周側と中央側の距離を短くすることができる。これにより、熱媒シェルの外周側と中央側との間で冷却油の流量バラツキを低減することができる。この結果、複数の伝熱管における温度バラツキの発生を抑制できるため、複数の伝熱管のそれぞれをメタン生成反応に適した温度に調整することができ、メタン生成反応を効率的に進行させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
メタンガス生成システムを示す構成図である。
第１実施形態の反応器の正面図である。
第１実施形態の反応器の断面図である。
図２のＩＶ－ＩＶ断面図である。
図４の一部を拡大した断面図である。
第２実施形態の反応器の正面図である。
第２実施形態の反応器の断面図である。
図６のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面図である。
図８の一部を拡大した断面図である。
反応器の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許