JP7286048B1 - メタン合成システム - Google Patents
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Abstract
本開示に係るメタン合成システムは、二酸化炭素と水を供給する供給経路と、少なくとも前記二酸化炭素と前記水を用いて生成物を得る二酸化炭素消費反応部と、前記二酸化炭素消費反応部と熱的に接続され、被反応物と水素からメタンを生成させるメタン生成反応部と、前記二酸化炭素消費反応部との熱交換によって熱を回収する第１熱回収部と、を備える。
Description
本開示は、メタン合成システムに関する。
特許文献１は、炭酸水素塩と水素とを用いてメタンを製造するメタン製造装置を開示する。
前記技術では、装置全体のエネルギー効率が低くなる可能性があった。
本開示は、上記の事情に鑑みて、エネルギー効率を高めることができるメタン合成システムを提供することを目的とする。
本開示に係るメタン合成システムの一つの態様は、二酸化炭素と水を供給する供給経路と、少なくとも前記二酸化炭素と前記水を用いて生成物を得る二酸化炭素消費反応部と、前記二酸化炭素消費反応部と熱的に接続され、被反応物と水素からメタンを生成させるメタン生成反応部と、前記二酸化炭素消費反応部との熱交換によって熱を回収する第１熱回収部と、を備える。
本開示によれば、エネルギー効率を高めることができるメタン合成システムを提供できる。
以下、図面を参照しながら、本開示の実施の形態について説明する。なお、本開示の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
図１は、実施の形態におけるメタン合成システムを示す模式図である。
図１に示すように、メタン合成システム１は、原料供給経路２と、二酸化炭素消費反応部３と、メタン生成反応部４と、第１熱回収部５と、水素製造部６と、分離器７と、第２熱回収部８と、エジェクタ９と、導出経路１１と、水回収経路１２と、水素供給経路１３と、循環経路１４と、返送経路１５と、水供給経路１６と、を備える。
図１に示すように、メタン合成システム１は、原料供給経路２と、二酸化炭素消費反応部３と、メタン生成反応部４と、第１熱回収部５と、水素製造部６と、分離器７と、第２熱回収部８と、エジェクタ９と、導出経路１１と、水回収経路１２と、水素供給経路１３と、循環経路１４と、返送経路１５と、水供給経路１６と、を備える。
原料供給経路２は、水（例えば、水蒸気）と、二酸化炭素とを二酸化炭素消費反応部３に導く。二酸化炭素は、導入経路２１から供給される。原料供給経路２は、例えば、水と二酸化炭素との混合流体を二酸化炭素消費反応部３に導く。原料供給経路２は、「供給経路」の例である。
導入経路２１から供給される二酸化炭素は、ＤＡＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ａｉｒ Ｃａｐｔｕｒｅ）により大気中から回収された二酸化炭素であってもよい。導入経路２１から供給される二酸化炭素は、固体酸化物燃料電池（ＳＯＦＣ：Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）から排気される二酸化炭素であってもよい。導入経路２１から供給される二酸化炭素は、ガス給湯器、ボイラーなどから排気される二酸化炭素であってもよい。
二酸化炭素消費反応部３は、例えば、反応器内に炭酸塩を保持している。二酸化炭素消費反応部３では、原料供給経路２からの水および二酸化炭素と、炭酸塩との反応によって、炭酸水素塩が生成物として生じる。この反応は二酸化炭素を消費する反応である。この反応は、例えば、以下に示す式（Ｉ）に従って進行する。この反応は、発熱反応である。
Ｋ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→２ＫＨＣＯ３ ・・・（Ｉ）
Ｋ２ＣＯ３＋ＣＯ２＋Ｈ２Ｏ→２ＫＨＣＯ３ ・・・（Ｉ）
炭酸塩は炭酸カリウムに限らず、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸アンモニウムなどでもよい。炭酸水素塩は炭酸水素カリウムに限らず、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素アンモニウムなどでもよい。
二酸化炭素消費反応部３は、メタン生成反応部４と熱的に接続されている。そのため、二酸化炭素消費反応部３は、メタン生成反応部４との熱交換によって温度を調整することができる。したがって、二酸化炭素消費反応部３内の温度を、式（Ｉ）に示す反応に適した温度に調整することができる。
生成物として生じた炭酸水素塩（ＫＨＣＯ３）は、主に固体であり、二酸化炭素消費反応部３の反応器内に保持される。二酸化炭素消費反応部３では、水（例えば、水蒸気）などの未反応物を含む流体Ｆ２（未反応物流体、例えば、未反応物ガス）が生じる。
式（Ｉ）は、二酸化炭素を吸収する反応である。二酸化炭素消費反応部は、「二酸化炭素吸収反応部」ともいう。
式（Ｉ）は、二酸化炭素を吸収する反応である。二酸化炭素消費反応部は、「二酸化炭素吸収反応部」ともいう。
メタン生成反応部４は、例えば、反応器内に炭酸水素塩を保持している。メタン生成反応部４では、水素供給経路１３からの水素（Ｈ２）と、炭酸水素塩（被反応物）との反応によって、炭酸塩と、メタンと、水とが生成する。この反応は、メタン生成反応である。メタン生成反応は、例えば、以下に示す式（ＩＩ）に従って進行する。この反応は、吸熱反応である。
２ＫＨＣＯ３＋４Ｈ２→Ｋ２ＣＯ３＋ＣＨ４＋３Ｈ２Ｏ ・・・（ＩＩ）
２ＫＨＣＯ３＋４Ｈ２→Ｋ２ＣＯ３＋ＣＨ４＋３Ｈ２Ｏ ・・・（ＩＩ）
炭酸水素塩は炭酸水素カリウムに限らず、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素リチウム、炭酸水素アンモニウムなどでもよい。炭酸塩は炭酸カリウムに限らず、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸アンモニウムなどでもよい。
メタン生成反応部４では、メタンと水とを含む反応物流体Ｆ３（例えば、反応物ガス）が生じる。炭酸塩（Ｋ２ＣＯ３）は、主に固体であり、メタン生成反応部４の反応器内に保持される。
メタン生成反応部４は、二酸化炭素消費反応部３と熱的に接続されている。そのため、メタン生成反応部４は、二酸化炭素消費反応部３との熱交換によって熱エネルギーを与えることができる。したがって、メタン生成反応部４内の温度を、メタン生成反応に適した温度に調整することができる。
二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４とは、同一形状であることが好ましい。
第１熱回収部５は、二酸化炭素消費反応部３との熱交換によって、二酸化炭素消費反応部３の熱を回収する。詳しくは、第１熱回収部５は、二酸化炭素消費反応部３との熱交換によって熱媒体流体を加熱する。熱媒体流体としては、水が好ましい。熱媒体流体としての水は、例えば、水回収経路１２から供給される。
第１熱回収部５としては、公知の熱交換器を使用できる。熱交換器としては、例えば、多管式熱交換器、プレート式熱交換器、コイル式熱交換器、二重管式熱交換器、スパイラル式熱交換器等を使用できる。
第１熱回収部５は、メタン生成反応部４との熱交換によって、メタン生成反応部４の熱を回収する構成であってもよい。
第１熱回収部５は、メタン生成反応部４との熱交換によって、メタン生成反応部４の熱を回収する構成であってもよい。
二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４とは、複合反応部１００を構成する。複合反応部１００は、第１反応部１０１と、第２反応部１０２とを備える。図１に示す例では、第１反応部１０１（図１における左部分）は二酸化炭素消費反応部３である。第２反応部１０２（図１における右部分）はメタン生成反応部４である。
メタン生成反応部４で得られたメタンと水とを含む反応物流体Ｆ３（反応物ガス）は、導出経路１１を通して分離器７に導かれる。分離器７は、反応物流体Ｆ３から、メタンを含む流体Ｆ４と、水を含む流体Ｆ１とを分離する。
分離器７には、例えば、液化分離、膜分離、吸着分離などの分離手法が採用される。分離器７では、これらの分離手法のうち１つを採用してもよいし、２以上を組み合わせてもよい。
液化分離を用いた分離器７は、例えば、特定の成分を液化させて他の成分（気体）から分離する。具体的には、例えば、温度調整により水を含む成分を液化させて、メタンを含む他の成分（気体）から分離する。
膜分離を用いた分離器７は、例えば、分子サイズが小さい成分が透過できる分離膜を用いて、特定の成分を他の成分から分離する。具体的には、例えば、水を選択的に透過させる分離膜を用いる。この分離膜は、混合ガスから、水を含む成分と、メタンを含む他の成分とを分離する。
吸着分離を用いた分離器７は、例えば、特定の成分を吸着剤に吸着させて分離する。吸着剤としては、シリカゲル、ゼオライト、活性炭などが挙げられる。具体的には、水を含む成分を吸着剤に吸着させることによって、この成分を、メタンを含む他の成分と分離することができる。
吸着分離を用いた分離器７は、吸着剤から被吸着物を脱離させる機能を有する。分離器７は、例えば、加熱装置を備える。加熱装置は、吸着剤を加熱することによって吸着剤から被吸着物を脱離させる。分離器７は、減圧ポンプなどの減圧装置を備えていてもよい。減圧装置は、吸着剤を減圧下に置くことで、吸着剤からの被吸着物の脱離を促す。
メタンを含む成分（流体Ｆ４）は、導出経路２２を通して分離器７から導出される。メタンを含む成分は、例えば、都市ガスなどの原料として、ガス製造設備などに送られる。
水回収経路１２は、分離器７と第１熱回収部５とを接続する。水を含む成分（水を含む流体Ｆ１）は、水回収経路１２を通して分離器７から導出され、第１熱回収部５に導かれる。水回収経路１２には、流体Ｆ１を第１熱回収部５に送るためのポンプ１２１が設けられている。流体Ｆ１の主成分は水である。流体Ｆ１は、二酸化炭素消費反応部３の熱を回収するための熱媒体流体として機能する。
水回収経路１２には、水供給経路２３が接続されている。水回収経路１２には、必要に応じて水供給経路２３によって外部から水を補給する。
第２熱回収部８は、導出経路１１に設けられている。第２熱回収部８は、導出経路１１を通して分離器７に導かれる反応物流体Ｆ３の熱を回収する。具体的には、反応物流体Ｆ３との熱交換によって、水回収経路１２を流れる流体Ｆ１を加熱する。
第２熱回収部８としては、公知の熱交換器を使用できる。第２熱回収部８としては、例えば、多管式熱交換器、プレート式熱交換器、コイル式熱交換器、二重管式熱交換器、スパイラル式熱交換器等を使用できる。
水素製造部６は、水供給経路１６から供給された水（例えば、水蒸気）を電気分解することにより、水素（Ｈ２）および酸素（Ｏ２）を得る。
水素製造部６では、例えば、再生可能エネルギー（例えば、太陽光発電、風力発電等）を用いて生成された電力を用いて電気分解を行うことができる。再生可能エネルギーを用いて得られたメタンは、燃焼利用しても追加的な二酸化炭素の発生がないことから、地球温暖化に影響しないカーボンニュートラル燃料と考えることができる。
水素供給経路１３は、水素製造部６で得られた水素（Ｈ２）をメタン生成反応部４に導く。
循環経路１４は、第１熱回収部５から導出された流体Ｆ１（熱媒体流体）を原料供給経路２に導く。
返送経路１５は、二酸化炭素消費反応部３から導出された未反応物流体Ｆ２を、エジェクタ９を介して原料供給経路２に返送する。
水供給経路１６は、循環経路１４を流れる流体Ｆ１の一部（流体Ｆ５）を水素製造部６に導く。
返送経路１５は、二酸化炭素消費反応部３から導出された未反応物流体Ｆ２を、エジェクタ９を介して原料供給経路２に返送する。
水供給経路１６は、循環経路１４を流れる流体Ｆ１の一部（流体Ｆ５）を水素製造部６に導く。
エジェクタ９は、原料供給経路２に設けられている。エジェクタ９は、流入口９ａと、第１吸引口９ｂと、第２吸引口９ｃと、流出口９ｄと、を有する。原料供給経路２を流れる流体Ｆ１は、流入口９ａからエジェクタ９に流入し、流出口９ｄから流出する。流体Ｆ１は駆動流体となる。エジェクタ９の内部には、駆動流体を噴出するノズルが設けられている。第１吸引口９ｂには、導入経路２１が接続されている。二酸化炭素は、導入経路２１を通して第１吸引口９ｂから吸引流体としてエジェクタ９に流入する。
第２吸引口９ｃには、返送経路１５が接続されている。二酸化炭素消費反応部３から導出された未反応物流体Ｆ２は、返送経路１５を通して第２吸引口９ｃから吸引流体としてエジェクタ９に流入する。
次に、メタン合成システム１を用いたメタン合成方法の例について説明する。
本実施の形態に係るメタン合成方法は、供給工程と、二酸化炭素消費反応工程と、メタン生成反応工程と、分離工程と、水素製造工程と、を有する。
本実施の形態に係るメタン合成方法は、供給工程と、二酸化炭素消費反応工程と、メタン生成反応工程と、分離工程と、水素製造工程と、を有する。
供給工程では、原料供給経路２によって、水（Ｈ２Ｏ）および二酸化炭素（ＣＯ２）を二酸化炭素消費反応部３に導く。
二酸化炭素消費反応工程では、二酸化炭素消費反応部３において、原料供給経路２からの水および二酸化炭素と、炭酸塩との反応によって、炭酸水素塩を生成物として得る。二酸化炭素消費反応工程では、水（例えば、水蒸気）などの未反応物を含む流体Ｆ２（未反応物流体、例えば、未反応物ガス）が生じる。
二酸化炭素消費反応工程では、二酸化炭素消費反応部３において、原料供給経路２からの水および二酸化炭素と、炭酸塩との反応によって、炭酸水素塩を生成物として得る。二酸化炭素消費反応工程では、水（例えば、水蒸気）などの未反応物を含む流体Ｆ２（未反応物流体、例えば、未反応物ガス）が生じる。
メタン生成反応工程では、メタン生成反応部４において、水素供給経路１３からの水素（Ｈ２）と、炭酸水素塩（被反応物）との反応によって、炭酸塩と、メタンと、水とが生成する。メタン生成反応工程では、メタンと水とを含む反応物流体Ｆ３（例えば、反応物ガス）が生じる。反応物流体Ｆ３（反応物ガス）は、導出経路１１を通して分離器７に導かれる。
分離工程では、分離器７において、反応物流体Ｆ３から、メタンを含む流体Ｆ４と、水を含む流体Ｆ１とを分離する。
流体Ｆ１は、水回収経路１２を通して分離器７から導出され、熱媒体流体として第１熱回収部５に導かれる。第１熱回収部５は、二酸化炭素消費反応部３との熱交換によって流体Ｆ１を加熱する。
第１熱回収部５から導出された流体Ｆ１は、循環経路１４によって原料供給経路２に導かれる。流体Ｆ１は、エジェクタ９で導入された二酸化炭素とともに二酸化炭素消費反応部３に導かれる。
第１熱回収部５から導出された流体Ｆ１は、循環経路１４によって原料供給経路２に導かれる。流体Ｆ１は、エジェクタ９で導入された二酸化炭素とともに二酸化炭素消費反応部３に導かれる。
循環経路１４を流れる流体Ｆ１の一部（流体Ｆ５）は、水供給経路１６によって水素製造部６に導かれる。流体Ｆ１に含まれる水の一部は、水素製造部６で電気分解される。
水素製造部６で得られた水素（Ｈ２）は、水素供給経路１３を通してメタン生成反応部４に導かれる。水素製造部６で得られた酸素（Ｏ２）は導出経路２４によって系外に導出される。
水素製造部６で得られた水素（Ｈ２）は、水素供給経路１３を通してメタン生成反応部４に導かれる。水素製造部６で得られた酸素（Ｏ２）は導出経路２４によって系外に導出される。
二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４との切り替えについて説明する。
二酸化炭素消費反応工程およびメタン生成反応工程の後、二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４との間で、炭酸水素塩（ＫＨＣＯ３）と炭酸塩（Ｋ２ＣＯ３）とを入れ替えることができる。
例えば、二酸化炭素消費反応部３の炭酸水素塩（ＫＨＣＯ３）を反応器ごとメタン生成反応部４に移動させる。メタン生成反応部４の炭酸塩（Ｋ２ＣＯ３）を反応器ごと二酸化炭素消費反応部３に移動させる。この手法により、二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４とを相互に切り替えることができる。
二酸化炭素消費反応工程およびメタン生成反応工程の後、二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４との間で、炭酸水素塩（ＫＨＣＯ３）と炭酸塩（Ｋ２ＣＯ３）とを入れ替えることができる。
例えば、二酸化炭素消費反応部３の炭酸水素塩（ＫＨＣＯ３）を反応器ごとメタン生成反応部４に移動させる。メタン生成反応部４の炭酸塩（Ｋ２ＣＯ３）を反応器ごと二酸化炭素消費反応部３に移動させる。この手法により、二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４とを相互に切り替えることができる。
二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４とを切り替えるには、炭酸水素塩（ＫＨＣＯ３）を反応器から取り出してメタン生成反応部４に移動させるとともに、炭酸塩（Ｋ２ＣＯ３）を反応器から取り出して二酸化炭素消費反応部３に移動させてもよい。
図１に示す形態では、複合反応部１００の第１反応部１０１（図１における左部分）は二酸化炭素消費反応部３である。第２反応部１０２（図１における右部分）はメタン生成反応部４である。
二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４とは、配置を入れ替えてもよい。すなわち、第１反応部１０１をメタン生成反応部４とし、かつ第２反応部１０２を二酸化炭素消費反応部３としてもよい。
二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４とは、配置を入れ替えてもよい。すなわち、第１反応部１０１をメタン生成反応部４とし、かつ第２反応部１０２を二酸化炭素消費反応部３としてもよい。
二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４とは、経路の変更により切り替えることもできる。
原料供給経路２および返送経路１５は、第１反応部１０１（二酸化炭素消費反応部３）に接続されている。水素供給経路１３および導出経路１１は、第２反応部１０２（メタン生成反応部４）に接続されている。
原料供給経路２および返送経路１５は、第１反応部１０１（二酸化炭素消費反応部３）に接続されている。水素供給経路１３および導出経路１１は、第２反応部１０２（メタン生成反応部４）に接続されている。
第２原料供給経路２Ａは、原料供給経路２から分岐し、第２反応部１０２に接続されている。原料供給経路２にはバルブＶ１が設けられている。第２原料供給経路２ＡにはバルブＶ２が設けられている。図１に示す形態では、バルブＶ１は開かれている。バルブＶ２は閉じられている。
第２返送経路１５Ａは、返送経路１５から分岐し、第２反応部１０２に接続されている。
第２返送経路１５Ａは、返送経路１５から分岐し、第２反応部１０２に接続されている。
第２水素供給経路１３Ａは、水素供給経路１３から分岐し、第１反応部１０１に接続されている。水素供給経路１３にはバルブＶ３が設けられている。第２水素供給経路１３ＡにはバルブＶ４が設けられている。図１に示す形態では、バルブＶ３は開かれている。バルブＶ４は閉じられている。
第２導出経路１１Ａは、導出経路１１から分岐し、第１反応部１０１に接続されている。
第２導出経路１１Ａは、導出経路１１から分岐し、第１反応部１０１に接続されている。
二酸化炭素消費反応工程が終了したとき、第１反応部１０１（二酸化炭素消費反応部３）には、生成物である炭酸水素塩（ＫＨＣＯ３）が保持されている。メタン生成反応工程が終了したとき、第２反応部１０２（メタン生成反応部４）には、炭酸塩（Ｋ２ＣＯ３）が保持されている。
バルブＶ１を閉じ、バルブＶ２を開くと、水および二酸化炭素を、第２原料供給経路２Ａによって第２反応部１０２に導くことができる。これにより、第２反応部１０２を二酸化炭素消費反応部とすることができる。未反応物流体Ｆ２は、第２返送経路１５Ａによって導出され、返送経路１５によって原料供給経路２に導かれる。
バルブＶ３を閉じ、バルブＶ４を開くと、水素（Ｈ２）を、第２水素供給経路１３Ａによって第１反応部１０１に導くことができる。これにより、第１反応部１０１をメタン生成反応部とすることができる。反応物流体Ｆ３は、第２導出経路１１Ａによって導出され、導出経路１１を通して分離器７に導かれる。
前述とは逆のバルブ操作によって、第１反応部１０１を二酸化炭素消費反応部に戻すこともできる。第２反応部１０２をメタン生成反応部４に戻すこともできる。
このようにして、二酸化炭素消費反応部とメタン生成反応部とを相互に切り替えることができる。
このようにして、二酸化炭素消費反応部とメタン生成反応部とを相互に切り替えることができる。
メタン合成システム１は、二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４とが熱的に接続されているため、二酸化炭素消費反応部３で生じた熱をメタン生成反応部４で利用することができる。メタン合成システム１は、第１熱回収部５によって二酸化炭素消費反応部３の熱を回収する。流体Ｆ１を原料供給経路２によって二酸化炭素消費反応部３に導くことによって、回収した熱を二酸化炭素消費反応部３で利用することができる。よって、システム全体のエネルギー効率を向上させることができる。
メタン合成システム１は、前述の手法により二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４とを相互に切り替えることができる。反応の進行に合わせて適切に切り替えを行うことによって、長時間にわたってメタン合成システム１を稼働させることができる。
メタン合成システム１は、二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４との相互に切り替えによって、二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４と間で熱を有効に利用できる。
メタン合成システム１は、二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４との相互に切り替えによって、二酸化炭素消費反応部３とメタン生成反応部４と間で熱を有効に利用できる。
メタン合成システム１は、二酸化炭素消費反応部３で得られた未反応物流体Ｆ２（未反応物ガス）を、原料供給経路２を通して二酸化炭素消費反応部３に返送する返送経路１５を有するため、二酸化炭素消費反応部３における反応の効率を高めることができる。
第１熱回収部５で用いられる熱媒体流体は、水を含む流体Ｆ１である。そのため、流体Ｆ１を原料として二酸化炭素消費反応部３に供給できる。したがって、二酸化炭素消費反応部３における反応熱を有効に利用できる。よって、エネルギー効率を向上させることができる。
メタン合成システム１は、第２熱回収部８を備えるため、導出経路１１を通して分離器７に導かれる反応物流体Ｆ３との熱交換によって、水回収経路１２を流れる流体Ｆ１を加熱することができる。したがって、メタン生成反応部４の熱を有効に利用することができる。よって、エネルギー効率を向上させることができる。
メタン合成システム１は、エジェクタ９を備えるため、例えば、ブロワのみを用いて二酸化炭素を原料供給経路２に導く場合と比較して、省エネルギー化が可能である。
なお、本開示の技術的範囲は前記実施の形態に限定されず、本開示の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、メタン合成システム１において、第１反応部１０１と第２反応部１０２を、二酸化炭素消費反応部とメタン生成反応部として交互に切り替え使用する場合、第１熱回収部５は、第１反応部１０１と第２反応部１０２の両方から熱を回収できるように構成されていることが望ましい。例えば、第１熱回収部５は、第１反応部１０１と第２反応部１０２の両方と熱的に接続されている構成を採用できる。この構成によれば、第１反応部１０１と第２反応部１０２のいずれが二酸化炭素消費反応部である場合でも、第１熱回収部５によって効率よく熱を回収することができる。
例えば、メタン合成システム１において、第１反応部１０１と第２反応部１０２を、二酸化炭素消費反応部とメタン生成反応部として交互に切り替え使用する場合、第１熱回収部５は、第１反応部１０１と第２反応部１０２の両方から熱を回収できるように構成されていることが望ましい。例えば、第１熱回収部５は、第１反応部１０１と第２反応部１０２の両方と熱的に接続されている構成を採用できる。この構成によれば、第１反応部１０１と第２反応部１０２のいずれが二酸化炭素消費反応部である場合でも、第１熱回収部５によって効率よく熱を回収することができる。
１…メタン合成システム ２…原料供給経路（供給経路） ３…二酸化炭素消費反応部 ４…メタン生成反応部 ５…第１熱回収部 ８…第２熱回収部 ９…エジェクタ １５…返送経路 Ｆ１…流体
Claims (7)
- 二酸化炭素と水を供給する供給経路と、
少なくとも前記二酸化炭素と前記水を用いて生成物を得る二酸化炭素消費反応部と、
前記二酸化炭素消費反応部と熱的に接続され、被反応物と水素からメタンを生成させるメタン生成反応部と、
前記二酸化炭素消費反応部との熱交換によって熱を回収する第１熱回収部と、
前記第１熱回収部が回収した前記熱を前記供給経路に導く循環経路と、を備える、
メタン合成システム。 - 前記二酸化炭素消費反応部と前記メタン生成反応部とは相互に切り替えできる、
請求項１に記載のメタン合成システム。 - 前記二酸化炭素消費反応部で得られた未反応物を前記二酸化炭素消費反応部に返送する返送経路を備える、
請求項１に記載のメタン合成システム。 - 前記二酸化炭素消費反応部で得られた未反応物を前記二酸化炭素消費反応部に返送する返送経路を備える、
請求項２に記載のメタン合成システム。 - 前記第１熱回収部は、前記二酸化炭素消費反応部との熱交換によって熱媒体流体を加熱し、
前記熱媒体流体は、水を含む流体である、
請求項１に記載のメタン合成システム。 - 前記メタン生成反応部で得られたメタンを含む流体との熱交換によって前記熱媒体流体を加熱する第２熱回収部をさらに備える、
請求項５記載のメタン合成システム。 - 前記供給経路に、前記水を駆動流体として前記二酸化炭素を吸引するエジェクタが設けられている、
請求項１～６のうちいずれか１項に記載のメタン合成システム。
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