JP6984098B2 - ガス生成装置及びガス生成方法 - Google Patents
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Description
、冷却塔9と循環ポンプ10とを接続する配管と、一段目凝縮水水抜き弁7及び二段目凝縮水水抜き弁8から排出された生成水が通る配管を備え、一段目凝縮水水抜き弁7及び二段目凝縮水水抜き弁8から排出された生成水が通る配管は、循環ポンプ10の吸込側の配管の途中に接続される。よって、反応熱冷却熱交換器6と冷却塔9との間で循環させられる冷却水に生成水が間欠的に混合される。水抜き弁から排出された生成水が通る配管の途中には、逆止弁11が設けられていてもよい。
次に、生成装置100の運転開始手順を説明する。図3は、生成装置100の運転開始手順を示している。まず、熱媒油循環ポンプ15を起動し、そして、熱媒油ヒーター5の電源を入れる。熱媒油ヒーター5によって加熱された熱媒油は、一段目反応塔1のジャケット部分に送られる。さらに、一段目反応塔1を通過した熱媒油は、二段目反応塔3のジャケット部分へ送られる。そして二段目反応塔3を通過した熱媒油は、熱媒油ヒーター5へ戻され、以降これを繰り返す。また、一段目反応塔1及び二段目反応塔3にあらかじめ充填されている触媒の活性成分の酸化防止のため、例えば微量の水素が一段目反応塔1に供給される(S101)。ただし、供給される物質は、水素に限らず、例えば窒素や二酸化炭素といった酸化防止効果のある物質であってもよい。また、上記の酸化防止のための物質の供給の代わりに、例えば酸素が入り込まない構造の反応塔を一段目反応塔1及び二
段目反応塔3に用いてもよい。この際の生成装置100の説明図は、図4の通りである。そして、一段目反応塔1及び二段目反応塔3の温度を観察し、一段目反応塔1及び二段目反応塔3の温度が所定温度まで上昇したか確認を行う(S102)。ここで、所定温度とは、上記の発熱反応が進行することのできる温度のことであり、例えば200℃程度である。一段目反応塔1及び二段目反応塔3の温度が所定温度まで上昇した場合、一段目反応塔1には水素及び二酸化炭素が供給される。そして、循環ポンプ10が起動され、冷却塔9の冷却水は反応熱冷却熱交換器6へ循環させられる(S103)。この際の生成装置100の説明図は図5に示される。このような運転開始手順を終えると、製品ガスの生成や、生成水の再利用が行われる。
このような生成装置100であれば、一段目反応塔1又は二段目反応塔3において発熱反応によって発生した熱は、冷却水によって除去され、一段目反応塔1及び二段目反応塔3の温度上昇は抑制される。よって、発熱反応は安定的に進行し、高品質なメタンが安定的に生成される。
成水量は、上記の発熱反応の反応速度に従う。すなわち、反応速度が遅い場合、一段目反応塔1及び二段目反応塔3から生成される生成水量は少ないため、反応熱冷却熱交換器6へ循環する冷却水量も少なくなるが、一段目反応塔1及び二段目反応塔3から発せられる熱量も小さい。一方で、反応速度が速い場合、一段目反応塔1及び二段目反応塔3から生成される生成水量は多くなるため、反応熱冷却熱交換器6へ循環する冷却水量も多くなるが、一段目反応塔1及び二段目反応塔3から発せられる熱量も大きい。すなわち、一段目反応塔1及び二段目反応塔3と熱交換する熱媒油の温度は、反応速度に関わらず最適な冷却水量によって一定に保たれ、高品質なメタンが安定的に生成される。
次に、上記の実施形態の変形例を説明する。図8は、本実施形態の生成装置100の変
形例の構成図である。図8のように、一段目反応ガス冷却熱交換器2及び二段目反応ガス冷却熱交換器4において生成水と熱交換して生成水を凝縮させる冷却水は、チラー18からではなく、冷却塔9から供給されてもよい。また、循環ポンプ10の吐出し側にエジェクター20を備え、一段目凝縮水水抜き弁7及び二段目凝縮水水抜き弁8から排出された生成水が冷却水に混合されてもよい。
Claims (6)
- 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、
前記反応部は、
前記発熱反応が行われる反応塔と、
前記反応塔において熱交換を行う熱媒体を循環させる熱媒体循環系統と、
前記熱媒体循環系統の熱媒体と前記冷却水循環系統の冷却水とを熱交換させる熱交換器と、を有する、
生成装置。 - 前記冷却塔は、前記反応部から流入する冷却水を前記冷却塔内に散布する散布器を有する、
請求項1に記載の生成装置。 - 前記発熱反応は、水の沸点より高い所定温度で行われ、
前記熱媒体循環系統は、熱媒体を前記所定温度に加熱する加熱器を有する、
請求項1に記載の生成装置。 - 前記発熱反応は、水素と二酸化炭素からメタンと水を生成する、
請求項1又は2に記載の生成装置。 - 反応部内で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工程と、
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塔内で冷却する冷却工程と、
冷却水循環系統を用いて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工程と、
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へ混合させる混合工程と、
を含み、
前記反応工程は、
反応塔において前記発熱反応が行われる発熱反応工程と、
前記反応塔を含む熱媒体循環系統において熱媒体を循環させる熱媒体循環工程と、
前記熱媒体循環工程において循環する熱媒体と前記冷却水循環工程において循環する冷却水とを熱交換させる熱交換工程と、を含む、
生成方法。 - 気体状態の反応物の発熱反応が水の沸点より高い所定温度で行われる反応部を、前記所定温度まで加熱する加熱工程と、
前記加熱工程によって前記所定温度に加熱された前記反応部へ反応物を供給する供給工程と、
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の間で冷却水を循環させる冷却水循環系統を用いて、前記供給工程によって反応物が供給されている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工程と、
前記発熱反応によって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へ混合させる混合工程と、
前記反応部への反応物の供給を停止する供給停止工程と、
前記冷却水循環系統における前記冷却塔と前記反応部との間の冷却水の循環を、前記混合工程において前記冷却水循環系統に混合される前記反応部の生成水の生成が終了した後に停止する冷却水循環停止工程と、を含む、
生成装置の運転方法。
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