JP7173777B2 - 改質システム - Google Patents
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Description
メタン及び二酸化炭素を含むメタン含有ガスから改質ガスを製造するための改質システムであって、
前記メタン含有ガスの供給源と、
前記メタン含有ガスの改質により前記改質ガスを生成させるための改質装置であって、第1改質装置、及び前記第1改質装置とは異なる第2改質装置を少なくとも含む改質装置と、
前記供給源から前記改質装置に前記メタン含有ガスを供給するためのメタン含有ガス供給系統であって、前記第1改質装置に前記メタン含有ガスを供給するための第1メタン含有ガス供給系統、及び前記第2改質装置に前記メタン含有ガスを供給するための第2メタン含有ガス供給系統、を含むメタン含有ガス供給系統と、
前記第1改質装置に供給される前記メタン含有ガスに水蒸気を追加的に供給するための追加水蒸気供給系統と、
前記第1改質装置で生成した前記改質ガスを前記第2改質装置に供給するための第1改質ガス排気系統と、
前記第1改質装置又は前記第2改質装置の少なくとも一方の改質装置へのガスの供給量を調整するための供給量調整装置と、
前記改質装置に供給されるガスの情報、前記改質装置から排気されるガスの情報、及び前記改質に使用される改質触媒の温度の情報に基づいて、前記改質装置において炭素が析出する可能性を判断するための判断部と、前記可能性が予め定められた閾値よりも高いと判断された場合に前記供給量調整装置を制御するための制御部と、を備える演算装置と、
を備え、
前記改質装置は、さらに、前記第1改質装置及び前記第2改質装置とは異なる第3改質装置を含み、
前記メタン含有ガス供給系統は、さらに、前記第3改質装置に前記メタン含有ガスを供給するための第3メタン含有ガス供給系統を含み、
前記改質システムは、前記第1改質装置及び前記第2改質装置で生成した前記改質ガスを前記第3改質装置に供給するための第2改質ガス排気系統を備え、
前記第3改質装置は、前記改質ガスの流れ方向で最も下流側に配置されており、
前記改質システムは、さらに、前記第2改質装置に供給される前記メタン含有ガスに水蒸気を追加的に供給するための第2追加水蒸気供給系統を備えることを特徴とする。
前記予め定められた閾値が、カーボン活性Ac=1であることを特徴とする。
前記メタン含有ガス供給系統は、
少なくとも前記第1改質装置及び前記第2改質装置に供給される前記メタン含有ガスが流れる共有供給系統と、
前記共有供給系統に接続される前記第1メタン含有ガス供給系統と、
前記共有供給系統に接続される前記第2メタン含有ガス供給系統と、
を含むことを特徴とする。
前記追加水蒸気供給系統は、前記第1メタン含有ガス供給系統に接続されることを特徴とする。
前記改質システムは、前記改質装置に供給する水蒸気の物質量を、前記改質装置に供給するメタン含有ガス中の炭化水素に含まれる炭素の物質量で除した値が2.5以下になるように構成されることを特徴とする。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
2CO→C(固体)+CO2 ・・・・式(2)
CO+H2→C(固体)+H2O ・・・・式(3)
K2=exp{(40800-41.7T)/(1.9872T)}
K3=exp{(30550-4.48TlogT-18.74T)/(1.9872T)}
Ac2=K2×{(PCO 2)/(PCO2)} ・・・式(5)
Ac3=K3×{(PCO×PH2)/(PH2O)} ・・・式(6)
1a1,1b1,1c1,1d1,1e1 反応管
10 供給源
11,11a,11b,11c,11d,11e メタン含有ガス供給系統
11f 共有供給系統
11p,11q,11u,11v 分岐部
11r,11s,11t,11w,11x 入口部
12a,12b,12c,12d,12e 改質ガス排気系統
13 追加水蒸気供給系統
21,21a,21b,21c 供給量調整装置
21a1,21b1,21c1 モータ
22,22a,22b,22c,23,23a,23b,23c センサ
31a,31b,31c,32a,32b,32c,33a,33b,33c 温度センサ,
50 演算制御装置
51 情報取得部
52 判断部
53 制御部
100,200,300 改質システム
Claims (5)
- メタン及び二酸化炭素を含むメタン含有ガスから改質ガスを製造するための改質システムであって、
前記メタン含有ガスの供給源と、
前記メタン含有ガスの改質により前記改質ガスを生成させるための改質装置であって、第1改質装置、及び前記第1改質装置とは異なる第2改質装置を少なくとも含む改質装置と、
前記供給源から前記改質装置に前記メタン含有ガスを供給するためのメタン含有ガス供給系統であって、前記第1改質装置に前記メタン含有ガスを供給するための第1メタン含有ガス供給系統、及び前記第2改質装置に前記メタン含有ガスを供給するための第2メタン含有ガス供給系統、を含むメタン含有ガス供給系統と、
前記第1改質装置に供給される前記メタン含有ガスに水蒸気を追加的に供給するための追加水蒸気供給系統と、
前記第1改質装置で生成した前記改質ガスを前記第2改質装置に供給するための第1改質ガス排気系統と、
前記第1改質装置又は前記第2改質装置の少なくとも一方の改質装置へのガスの供給量を調整するための供給量調整装置と、
前記改質装置に供給されるガスの情報、前記改質装置から排気されるガスの情報、及び前記改質に使用される改質触媒の温度の情報に基づいて、前記改質装置において炭素が析出する可能性を判断するための判断部と、前記可能性が予め定められた閾値よりも高いと判断された場合に前記供給量調整装置を制御するための制御部と、を備える演算装置と、
を備え、
前記改質装置は、さらに、前記第1改質装置及び前記第2改質装置とは異なる第3改質装置を含み、
前記メタン含有ガス供給系統は、さらに、前記第3改質装置に前記メタン含有ガスを供給するための第3メタン含有ガス供給系統を含み、
前記改質システムは、前記第1改質装置及び前記第2改質装置で生成した前記改質ガスを前記第3改質装置に供給するための第2改質ガス排気系統を備え、
前記第3改質装置は、前記改質ガスの流れ方向で最も下流側に配置されており、
前記改質システムは、さらに、前記第2改質装置に供給される前記メタン含有ガスに水蒸気を追加的に供給するための第2追加水蒸気供給系統を備えることを特徴とする、改質システム。 - 前記予め定められた閾値が、カーボン活性Ac=1であることを特徴とする、請求項1に記載の改質システム。
- 前記メタン含有ガス供給系統は、
少なくとも前記第1改質装置及び前記第2改質装置に供給される前記メタン含有ガスが流れる共有供給系統と、
前記共有供給系統に接続される前記第1メタン含有ガス供給系統と、
前記共有供給系統に接続される前記第2メタン含有ガス供給系統と、
を含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の改質システム。 - 前記追加水蒸気供給系統は、前記第1メタン含有ガス供給系統に接続されることを特徴とする、請求項3に記載の改質システム。
- 前記改質システムは、前記改質装置に供給する水蒸気の物質量を、前記改質装置に供給するガス中の固体炭素析出成分に含まれる炭素の物質量で除した値が2.5以下になるように構成されることを特徴とする、請求項1~4の何れか1項に記載の改質システム。
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