JP6846721B2 - メタン製造装置、メタン製造方法、二酸化炭素回収装置、および、二酸化炭素回収方法 - Google Patents
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Description
図1は、本実施形態に係る二酸化炭素回収装置100を説明する図である。図1に示すように、二酸化炭素回収装置100は、保持部110と、被処理ガス供給部120と、第1排気部130と、水素供給部140と、第2排気部150と、中央制御部160とを含む。図1中、破線の矢印は、信号の流れを示す。なお、図を簡明化するために、図1中、中央制御部160から開閉弁134、156への信号の流れを示す破線の図示を省略する。
続いて、二酸化炭素回収装置100を用いた二酸化炭素回収方法について説明する。図2は、本実施形態にかかる二酸化炭素回収方法の処理の流れを示すフローチャートである。図2に示すように、二酸化炭素回収方法は、二酸化炭素回収工程S110と、メタン製造工程S210とを含み、二酸化炭素回収工程S110とメタン製造工程S210とが交互に遂行される。また、本実施形態において、二酸化炭素回収方法は、所定の時間間隔毎に生じる割込によって繰り返し遂行される。
以下、二酸化炭素回収工程S110およびメタン製造工程S210について詳述する。
図3は、二酸化炭素回収工程S110の処理の流れを示すフローチャートである。図4は、二酸化炭素回収工程S110における中央制御部160による開閉弁126、134、146、156、および、ブロワ124、144の制御を説明する図である。なお、図4中、開閉弁146、156の閉弁状態を黒い塗りつぶしで示す。また、図4中、実線の矢印は、ガスの流れを示す。
中央制御部160は、開閉弁126、134を開弁して、ブロワ124を駆動する。これにより、被処理ガス供給管122を通じて空気が保持部110に導かれる。そうすると、下記式(1)に示す反応が進行する。なお、保持部110が水酸化カリウムを保持する場合、下記式(2)に示す反応に加えて下記式(1)に示す反応が進行する。
K2CO3 + CO2 + H2O → 2KHCO3 …式(1)
2KOH + CO2 + H2O → K2CO3 + 2H2O …式(2)
中央制御部160は、第1所定時間が経過したか否かを判定する。その結果、第1所定時間が経過したと判定した場合(S110−2におけるYES)、中央制御部160は、被処理ガス供給終了工程S110−3に処理を移す。一方、第1所定時間が経過していないと判定した場合(S110−2におけるNO)、中央制御部160は、第1所定時間経過判定工程S110−2を繰り返す。なお、第1所定時間は、被処理ガス供給開始工程S110−1を開始してから吸収材が二酸化炭素を吸収しきれなくなるまでの時間に基づいて決定される。
中央制御部160は、ブロワ124を停止して、開閉弁126、134を閉弁する。
図5は、メタン製造工程S210の処理の流れを示すフローチャートである。図6は、メタン製造工程S210における中央制御部160による開閉弁126、134、146、156、および、ブロワ124、144の制御を説明する図である。なお、図6中、開閉弁126、134の閉弁状態を黒い塗りつぶしで示す。また、図6中、実線の矢印は、ガスの流れを示す。
中央制御部160は、開閉弁146、156を開弁して、ブロワ144を駆動する。これにより、水素供給管142を通じて水素が保持部110に導かれる。そうすると、下記式(3)に示す反応が進行する。
2KHCO3 + 4H2 → K2CO3 +CH4 + 3H2O …式(3)
中央制御部160は、第2所定時間が経過したか否かを判定する。その結果、第2所定時間が経過したと判定した場合(S210−2におけるYES)、中央制御部160は、水素供給終了工程S210−3に処理を移す。一方、第2所定時間が経過していないと判定した場合(S210−2におけるNO)、中央制御部160は、第2所定時間経過判定工程S210−2を繰り返す。なお、第2所定時間は、水素供給開始工程S210−1を開始してから、二酸化炭素を吸収した吸収材からメタンが生成されなくなるまでの時間に基づいて決定される。
中央制御部160は、ブロワ144を停止して、開閉弁146、156を閉弁する。
2KHCO3 → K2CO3 + CO2 + H2O …式(A)
上記式(A)の反応エンタルピーdHは、dH=+139.4kJ(吸熱反応)である。
CO2 + 4H2 → CH4 …式(B)
上記式(B)の反応エンタルピーdHは、dH=−173.3kJ(発熱反応)である。
MOF + CO2 → MOF:CO2 …式(4)
なお、上記式(4)および下記式(5)において、MOF:CO2は、二酸化炭素を吸蔵したMOFを示す。
MOF:CO2 + 4H2 → MOF +CH4 + 2H2O …式(5)
MOF:CO2 → MOF + CO2 …式(C)
110 保持部
120 被処理ガス供給部
140 水素供給部
200 メタン製造装置
Claims (4)
- 本体、前記本体に担持された吸収材、および、前記本体に担持された触媒を有する保持部と、
前記保持部に水素を供給する水素供給部と、
を備え、
前記吸収材は、炭酸水素カリウムを含み、
前記触媒は、メタネーション反応を促進する触媒であるメタン製造装置。 - 本体、前記本体に担持された吸収材、および、前記本体に担持された触媒を有する保持部に水素を供給する工程を含み、
前記吸収材は、炭酸水素カリウムを含み、
前記触媒は、メタネーション反応を促進する触媒であるメタン製造方法。 - 本体、前記本体に担持された吸収材、および、前記本体に担持された触媒を有する保持部と、
二酸化炭素および水を少なくとも含む被処理ガスを前記保持部に供給する被処理ガス供給部と、
前記保持部に水素を供給する水素供給部と、
を備え、
前記吸収材は、炭酸カリウムおよび水酸化カリウムのうちのいずれか一方または両方を含み、
前記触媒は、メタネーション反応を促進する触媒である二酸化炭素回収装置。 - 本体、前記本体に担持された吸収材、および、前記本体に担持された触媒を有する保持部に、二酸化炭素および水を少なくとも含む被処理ガスを供給する工程と、
前記被処理ガスを供給する工程の後に、前記保持部に水素を供給する工程と、
を含み、
前記吸収材は、炭酸カリウムおよび水酸化カリウムのうちのいずれか一方または両方を含み、
前記触媒は、メタネーション反応を促進する触媒である二酸化炭素回収方法。
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