JP2021154230A - ガス状生成物を得るための装置およびガス状生成物を得るための方法 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1は、気体状態の反応物の発熱反応によって、製品ガスと、前記製品ガスが溶存する生成水とを生成させる反応部と、前記発熱反応によって発生する熱を除去する冷却水を冷却する冷却塔と、前記反応部と前記冷却塔との間で冷却水を循環させる冷却水循環系統と、前記反応部において生成された生成水を、前記冷却水循環系統内へ混合させる混合手段とを備える生成装置を開示している。
第一伝熱媒体流入口と第一伝熱媒体流出口とを有し且つ第一伝熱媒体流入口から第一伝熱媒体流出口までを連通する第一伝熱媒体管内腔を有する第一伝熱媒体管とを具備し、
第一反応管は、
第一反応管内腔に触媒が置かれており、且つ
第一ガス流入口にてガス状原料が第一反応管内腔に流入し、第一反応管内腔にてガス状原料を触媒と接触させて化学反応させ、第一ガス流出口にて第一反応管内腔から前記化学反応で得られるガス状生成物を含む第一ガス混合物が流出する、機構を有し、
第一伝熱媒体管は、
第一伝熱媒体流入口にて伝熱媒体が第一伝熱媒体管内腔に流入し、第一伝熱媒体流出口にて第一伝熱媒体管内腔から伝熱媒体が流出する、機構を有し、且つ
第一反応管が第一伝熱媒体管内腔に挿通されていて、第一伝熱媒体管内腔内の伝熱媒体が第一反応管壁を介して第一反応管内腔内のものとの間で熱交換する、機構を有する、第一反応器と、
第二ガス流入口と第二ガス流出口とを有し且つ第二ガス流入口から第二ガス流出口までを連通する第二反応管内腔を有する第二反応管と、
第二伝熱媒体流入口と第二伝熱媒体流出口とを有し且つ第二伝熱媒体流入口から第二伝熱媒体流出口までを連通する第二伝熱媒体管内腔を有する第二伝熱媒体管とを具備し、
第二反応管は、
第二反応管内腔に触媒が置かれており、且つ
第二ガス流入口にて第一ガス混合物が第二反応管内腔に流入し、第二反応管内腔にて第一ガス混合物を触媒と接触させて化学反応させ、第二ガス流出口にて第二反応管内腔から前記化学反応で得られるガス状生成物を含む第二ガス混合物が流出する、機構を有し、
第二伝熱媒体管は、
第二伝熱媒体流入口にて伝熱媒体が第二伝熱媒体管内腔に流入し、第二伝熱媒体流出口にて第二伝熱媒体管内腔から伝熱媒体が流出する、機構を有し、且つ
第二反応管が第二伝熱媒体管内腔に挿通されていて、第二伝熱媒体管内腔内の伝熱媒体が第二反応管壁を介して第二反応管内腔内のものとの間で熱交換する、機構を有する、第二反応器と、
第一ガス流出口と第二ガス流入口とを繋いで、第一反応管内腔と第二反応管内腔とを連通させる、連結管とを含む、
ガス状生成物を得るための装置。
〔5〕 伝熱フィンが第一ガス流入口に近い側の部分だけに設けられている、〔4〕に記載のガス状生成物を得るための装置。
〔7〕 第二反応管の径方向断面が、扁平形状である、〔1〕〜〔6〕のいずれかひとつに記載のガス状生成物を得るための装置。
〔8〕 第一反応管が複数あり、各第一反応管はそれらの径方向断面の扁平形状における長手方向が相互に平行になるように配置されている、〔6〕に記載のガス状生成物を得るための装置。
〔9〕 第二反応管が複数あり、各第二反応管はそれらの径方向断面の扁平形状における長手方向が相互に平行になるように配置されている、〔7〕または〔8〕に記載のガス状生成物を得るための装置。
ガス状原料を第一ガス流入口にて第一反応管内腔に供給すること、
伝熱媒体を第一伝熱媒体流入口にて第一伝熱媒体管内腔に供給し、第一伝熱媒体管内腔に流し且つ第一伝熱媒体管内腔から第一伝熱媒体流出口にて排出することによって、第一反応管内腔内のものの温度を制御しながら化学反応を行うこと、
第一反応管内腔から第一ガス流出口にて前記化学反応で得られるガス状生成物を含む第一ガス混合物を排出すること、
第一ガス混合物を第二ガス流入口にて第二反応管内腔に供給すること、
伝熱媒体を第二伝熱媒体流入口にて第二伝熱媒体管内腔に供給し、第二伝熱媒体管内腔に流し且つ第二伝熱媒体管内腔から第二伝熱媒体流出口にて排出することによって、第二反応管内腔内のものの温度を制御しながら化学反応を行うこと、および
第二反応管内腔から第二ガス流出口にて前記化学反応で得られるガス状生成物を含む第二ガス混合物を排出すること、
を含む、
ガス状生成物を得るための方法。
触媒として、粉末、顆粒、ペレット、平板、波板、コルゲート、ハニカムなどの形状のものを適宜用いることができる。触媒は、第一反応管内腔に装填もしくは充填してもよいし、第一反応管壁の内側面に付着させてもよい。
伝熱媒体流入口16をホットスポットが発生するおそれのある部分に近い位置に設置したり、仕切板によって伝熱媒体管内腔を分割し、分割されたそれぞれに伝熱媒体流入口および伝熱媒体流出口を設け、分割された伝熱媒体管内腔に流す伝熱媒体のそれぞれの温度を、ホットスポットが発生するおそれのある部分に近い側において、相対的に低くしたりすることができる。また、伝熱フィンをホットスポットが発生するおそれのある部分の近辺に多めに設け、その部分における熱移動量を増やすことによって、反応管の流れ方向の温度分布を均一化することができる。
第二ガス流出口205にて流出する第二ガス混合物209は、ガス状生成物以外に、未反応のガス状原料、ガス状副生物などを含むことがある。二酸化炭素のメタン化反応で得られる、ガス状生成物はメタンであり、副生成物は水である。
流入させるCO2とH2を含むガスの量は、反応速度、反応管内腔の容量などに応じて、適宜設定できる。
CO2とH2との比率によって、CO2の還元反応は次のように進行する。
CO2 + H2 → CO + H2O
CO2 + 3H2 → CH3OH + H2O
CO2 + 4H2 → CH4 + 2H2O
メタンの分離精製において得られる未反応物(主にCO2)と低濃度のメタンは、上記メタンの製造方法におけるガス状原料として使用することができる。
ガスタービンからの燃焼排ガスは、通常、二酸化炭素を含むので、これを上記メタンの製造方法におけるガス状原料として使用することができる。
2:伝熱フィン
3:粒状触媒
4:ガス流入口
104:第一ガス流入口
204:第二ガス流入口
304:第三ガス流入口
404:第四ガス流入口
5:ガス流出口
105:第一ガス流出口
205:第二ガス流出口
305:第三ガス流出口
405:第四ガス流出口
6:板状触媒(平板)
7:板状触媒(波板)
8:ガス状原料
G1:原料ガス
LG2:液化原料ガス
9:ガス状生成物を含むガス
109:第一ガス混合物
209:第二ガス混合物
309:第三ガス混合物
409:第四ガス混合物
10:反応器
110:第一反応器
210:第二反応器
310:第三反応器
410:第四反応器
11:コンプレッサ
12:反応管
112:第一反応管
212:第二反応管
312:第三反応管
412:第四反応管
13:伝熱媒体管
113:第一伝熱媒体管
213:第二伝熱媒体管
313:第三伝熱媒体管
413:第四伝熱媒体管
14:蒸発器
15:冷却器
16:伝熱媒体流入口
116:第一伝熱媒体流入口
216:第二伝熱媒体流入口
316:第三伝熱媒体流入口
416:第四伝熱媒体流入口
17:伝熱媒体流出口
117:第一伝熱媒体流出口
217:第二伝熱媒体流出口
317:第三伝熱媒体流出口
317:第四伝熱媒体流出口
18:気液セパレータ
19:伝熱媒体(流入)
20:伝熱媒体(流出)
21:ドレイン
22:熱交換器
23:反応管内腔
123:第一反応管内腔
223:第二反応管内腔
323:第三反応管内腔
423:第四反応管内腔
24:伝熱媒体管内腔
124:第一伝熱媒体管内腔
224:第二伝熱媒体管内腔
324:第三伝熱媒体管内腔
424:第四伝熱媒体管内腔
25:流入側保持板
26:流出側保持板
27:仕切板
Claims (11)
- 第一ガス流入口と第一ガス流出口とを有し且つ第一ガス流入口から第一ガス流出口までを連通する第一反応管内腔を有する第一反応管と、
第一伝熱媒体流入口と第一伝熱媒体流出口とを有し且つ第一伝熱媒体流入口から第一伝熱媒体流出口までを連通する第一伝熱媒体管内腔を有する第一伝熱媒体管とを具備し、
第一反応管は、
第一反応管内腔に触媒が置かれており、且つ
第一ガス流入口にてガス状原料が第一反応管内腔に流入し、第一反応管内腔にてガス状原料を触媒と接触させて化学反応させ、第一ガス流出口にて第一反応管内腔から前記化学反応で得られるガス状生成物を含む第一ガス混合物が流出する、機構を有し、
第一伝熱媒体管は、
第一伝熱媒体流入口にて伝熱媒体が第一伝熱媒体管内腔に流入し、第一伝熱媒体流出口にて第一伝熱媒体管内腔から伝熱媒体が流出する、機構を有し、且つ
第一反応管が第一伝熱媒体管内腔に挿通されていて、第一伝熱媒体管内腔内の伝熱媒体が第一反応管壁を介して第一反応管内腔内のものとの間で熱交換する、機構を有する、第一反応器と、
第二ガス流入口と第二ガス流出口とを有し且つ第二ガス流入口から第二ガス流出口までを連通する第二反応管内腔を有する第二反応管と、
第二伝熱媒体流入口と第二伝熱媒体流出口とを有し且つ第二伝熱媒体流入口から第二伝熱媒体流出口までを連通する第二伝熱媒体管内腔を有する第二伝熱媒体管とを具備し、
第二反応管は、
第二反応管内腔に触媒が置かれており、且つ
第二ガス流入口にて第一ガス混合物が第二反応管内腔に流入し、第二反応管内腔にて第一ガス混合物を触媒と接触させて化学反応させ、第二ガス流出口にて第二反応管内腔から前記化学反応で得られるガス状生成物を含む第二ガス混合物が流出する、機構を有し、
第二伝熱媒体管は、
第二伝熱媒体流入口にて伝熱媒体が第二伝熱媒体管内腔に流入し、第二伝熱媒体流出口にて第二伝熱媒体管内腔から伝熱媒体が流出する、機構を有し、且つ
第二反応管が第二伝熱媒体管内腔に挿通されていて、第二伝熱媒体管内腔内の伝熱媒体が第二反応管壁を介して第二反応管内腔内のものとの間で熱交換する、機構を有する、第二反応器と、
第一ガス流出口と第二ガス流入口とを繋いで、第一反応管内腔と第二反応管内腔とを連通させる、連結管とを含む、
ガス状生成物を得るための装置。 - 第一反応管における平均滞留時間が、第二反応管における平均滞留時間よりも短い、請求項1に記載のガス状生成物を得るための装置。
- 連結管は、第一ガス混合物から副生成物を除去する機構を有する、請求項1または2に記載のガス状生成物を得るための装置。
- 第一反応管は、反応管壁の内側面から内に向かって突き出した伝熱フィンを有する、請求項1〜3のいずれかひとつに記載のガス体生成装置。
- 伝熱フィンが第一ガス流入口に近い側の部分だけに設けられている、請求項4に記載のガス状生成物を得るための装置。
- 第一反応管の径方向断面が、扁平形状である、請求項1〜5のいずれかひとつに記載のガス状生成物を得るための装置。
- 第二反応管の径方向断面が、扁平形状である、請求項1〜6のいずれかひとつに記載のガス状生成物を得るための装置。
- 第一反応管が複数あり、各第一反応管はそれらの径方向断面の扁平形状における長手方向が相互に平行になるように配置されている、請求項6に記載のガス状生成物を得るための装置。
- 第二反応管が複数あり、各第二反応管はそれらの径方向断面の扁平形状における長手方向が相互に平行になるように配置されている、請求項7または8に記載のガス状生成物を得るための装置。
- 請求項1〜9のいずれかひとつに記載のガス状生成物を得るための装置において、
ガス状原料を第一ガス流入口にて第一反応管内腔に供給すること、
伝熱媒体を第一伝熱媒体流入口にて第一伝熱媒体管内腔に供給し、第一伝熱媒体管内腔に流し且つ第一伝熱媒体管内腔から第一伝熱媒体流出口にて排出することによって、第一反応管内腔内のものの温度を制御しながら化学反応を行うこと、
第一反応管内腔から第一ガス流出口にて前記化学反応で得られるガス状生成物を含む第一ガス混合物を排出すること、
第一ガス混合物を第二ガス流入口にて第二反応管内腔に供給すること、
伝熱媒体を第二伝熱媒体流入口にて第二伝熱媒体管内腔に供給し、第二伝熱媒体管内腔に流し且つ第二伝熱媒体管内腔から第二伝熱媒体流出口にて排出することによって、第二反応管内腔内のものの温度を制御しながら化学反応を行うこと、および
第二反応管内腔から第二ガス流出口にて前記化学反応で得られるガス状生成物を含む第二ガス混合物を排出すること、
を含む、
ガス状生成物を得るための方法。 - ガス状原料が水素ガスおよび二酸化炭素ガスを含むものであり、ガス状生成物が一酸化炭素、メタノールまたはメタンを含むものである、請求項10に記載の方法。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020058195A JP2021154230A (ja) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | ガス状生成物を得るための装置およびガス状生成物を得るための方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
JP2020058195A JP2021154230A (ja) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | ガス状生成物を得るための装置およびガス状生成物を得るための方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2021154230A true JP2021154230A (ja) | 2021-10-07 |
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ID=77916445
Family Applications (1)
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JP2020058195A Pending JP2021154230A (ja) | 2020-03-27 | 2020-03-27 | ガス状生成物を得るための装置およびガス状生成物を得るための方法 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2021154230A (ja) |
-
2020
- 2020-03-27 JP JP2020058195A patent/JP2021154230A/ja active Pending
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