JPH11322315A - バイオマス利用炭素製造装置 - Google Patents
バイオマス利用炭素製造装置Info
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- JPH11322315A JPH11322315A JP37001698A JP37001698A JPH11322315A JP H11322315 A JPH11322315 A JP H11322315A JP 37001698 A JP37001698 A JP 37001698A JP 37001698 A JP37001698 A JP 37001698A JP H11322315 A JPH11322315 A JP H11322315A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 二酸化炭素を低コストで炭素として固定す
る。 【解決手段】 嫌気性発酵部２で、バイオマスの嫌気性
発酵によりメタンと二酸化炭素を含むガスを発生させ
る。そのガスをメタン・二酸化炭素分離部４に通すこと
によってメタンと二酸化炭素に分離し、その分離された
メタンの一部をメタン改質部６に送り、触媒存在下で炭
素と水素に分解する。メタン・二酸化炭素分離部４で分
離した二酸化炭素とメタン改質部６で生成した水素を二
酸化炭素固定部１０に送り、触媒存在下で二酸化炭素と
水素を反応させて炭素と水蒸気を連続的に生成し、二酸
化炭素を固定する。
る。 【解決手段】 嫌気性発酵部２で、バイオマスの嫌気性
発酵によりメタンと二酸化炭素を含むガスを発生させ
る。そのガスをメタン・二酸化炭素分離部４に通すこと
によってメタンと二酸化炭素に分離し、その分離された
メタンの一部をメタン改質部６に送り、触媒存在下で炭
素と水素に分解する。メタン・二酸化炭素分離部４で分
離した二酸化炭素とメタン改質部６で生成した水素を二
酸化炭素固定部１０に送り、触媒存在下で二酸化炭素と
水素を反応させて炭素と水蒸気を連続的に生成し、二酸
化炭素を固定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、下水道処理、排煙
対策、生ゴミ処理、家畜廃棄物などの環境制御分野一般
のほか、カーボンブラック製造分野、メタノール製造分
野、ジメチルエーテル製造分野、ガソリン製造分野など
に関するものである。
対策、生ゴミ処理、家畜廃棄物などの環境制御分野一般
のほか、カーボンブラック製造分野、メタノール製造分
野、ジメチルエーテル製造分野、ガソリン製造分野など
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】気候変動に関する政府間パネル（ＩＰＣ
Ｃ）の炭素循環に関する推計データによれば、人為的に
排出される二酸化炭素（ＣＯ2）は炭素換算で年間約７
１億トンに達する。そのうちのおよそ半分が大気中に残
留し、残りが海洋その他に吸収されていると考えられて
いる。二酸化炭素は温室効果ガスとして知られており、
地球温暖化の原因であると考えられている。大気中の二
酸化炭素濃度を低減するためには、その排出自体を抑制
することが不可欠である。その二酸化炭素排出削減のた
めに、いろいろな方法が研究されている。
Ｃ）の炭素循環に関する推計データによれば、人為的に
排出される二酸化炭素（ＣＯ2）は炭素換算で年間約７
１億トンに達する。そのうちのおよそ半分が大気中に残
留し、残りが海洋その他に吸収されていると考えられて
いる。二酸化炭素は温室効果ガスとして知られており、
地球温暖化の原因であると考えられている。大気中の二
酸化炭素濃度を低減するためには、その排出自体を抑制
することが不可欠である。その二酸化炭素排出削減のた
めに、いろいろな方法が研究されている。
【０００３】大気中の二酸化炭素や、発電所、製鉄所、
重化学工場などから大量に排出される二酸化炭素を、排
出源で固定して再資源化する方法の一つに、水素
（Ｈ2）雰囲気下で二酸化炭素を還元し、微粉状炭素に
変換する方法が考案されている。その変換方式は、大気
や排ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離装置
や、その分離された二酸化炭素を濃縮する二酸化炭素濃
縮装置、二酸化炭素と水素を触媒存在下で反応させて微
粉状炭素を生成するＣＯ2／Ｈ2反応装置などから構成さ
れている。
重化学工場などから大量に排出される二酸化炭素を、排
出源で固定して再資源化する方法の一つに、水素
（Ｈ2）雰囲気下で二酸化炭素を還元し、微粉状炭素に
変換する方法が考案されている。その変換方式は、大気
や排ガスから二酸化炭素を分離する二酸化炭素分離装置
や、その分離された二酸化炭素を濃縮する二酸化炭素濃
縮装置、二酸化炭素と水素を触媒存在下で反応させて微
粉状炭素を生成するＣＯ2／Ｈ2反応装置などから構成さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】二酸化炭素を微粉状炭
素に変換して固定するために必要な水素の入手方法とし
ては、水の電気分解、太陽電池発電利用、水素吸蔵合金
の利用などが提案されているが、現状では水素は非常に
高価であるので、二酸化炭素固定化装置は、未だ実現に
は至っていない。そこで、本発明は、二酸化炭素を安価
なコストで固定することができる装置を提供することを
目的とするものである。
素に変換して固定するために必要な水素の入手方法とし
ては、水の電気分解、太陽電池発電利用、水素吸蔵合金
の利用などが提案されているが、現状では水素は非常に
高価であるので、二酸化炭素固定化装置は、未だ実現に
は至っていない。そこで、本発明は、二酸化炭素を安価
なコストで固定することができる装置を提供することを
目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの局面は、
バイオマスを嫌気性発酵してメタンと二酸化炭素を発生
する嫌気性発酵部と、嫌気性発酵部で発生したメタンと
二酸化炭素を含む混合ガスからメタンと二酸化炭素を分
離するメタン・二酸化炭素分離部と、メタン・二酸化炭
素分離部で分離したメタンから水素を生成する水素生成
手段と、メタン・二酸化炭素分離部で分離した二酸化炭
素を水素生成手段で生成した水素を用いて触媒存在下で
還元して炭素を生成する二酸化炭素固定部とを備えてい
る。水素生成手段の一例はメタンを触媒存在下で炭素と
水素に分解するメタン改質部であり、他の例はメタンを
触媒存在下で水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素を生
成するメタン水蒸気改質部である。
バイオマスを嫌気性発酵してメタンと二酸化炭素を発生
する嫌気性発酵部と、嫌気性発酵部で発生したメタンと
二酸化炭素を含む混合ガスからメタンと二酸化炭素を分
離するメタン・二酸化炭素分離部と、メタン・二酸化炭
素分離部で分離したメタンから水素を生成する水素生成
手段と、メタン・二酸化炭素分離部で分離した二酸化炭
素を水素生成手段で生成した水素を用いて触媒存在下で
還元して炭素を生成する二酸化炭素固定部とを備えてい
る。水素生成手段の一例はメタンを触媒存在下で炭素と
水素に分解するメタン改質部であり、他の例はメタンを
触媒存在下で水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素を生
成するメタン水蒸気改質部である。
【０００６】本発明の他の局面は、嫌気性発酵部と、嫌
気性発酵部で生成したメタンと二酸化炭素を含む混合ガ
スが送られ、触媒存在下で反応させて炭素を生成する二
酸化炭素固定部とを備えている。二酸化炭素固定部では
触媒存在下で二酸化炭素が水素により還元されて結晶性
の微粉状炭素となる。その水素はバイオマスを嫌気性発
酵して得たメタンを原料として生成するものである。
気性発酵部で生成したメタンと二酸化炭素を含む混合ガ
スが送られ、触媒存在下で反応させて炭素を生成する二
酸化炭素固定部とを備えている。二酸化炭素固定部では
触媒存在下で二酸化炭素が水素により還元されて結晶性
の微粉状炭素となる。その水素はバイオマスを嫌気性発
酵して得たメタンを原料として生成するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】嫌気性発酵部は所定の温度に加温
しなければならない。その他の部分でも吸熱反応をとも
なう部分にはエネルギーが必要である。その必要なエネ
ルギーの少なくとも一部を系内で確保できれば、それだ
けコスト低減を図ることができる。そこで、嫌気性発酵
部で発生したタメン（ＣＨ4）の一部を燃焼するメタン
燃焼部や、系内で生成した水素の一部を燃焼する水素燃
焼部を備えることにより、メタン燃焼や水素燃焼により
発生する燃焼熱を利用するようにすることが好ましい。
メタン燃焼部や水素燃焼部以外でも、熱を発生する部分
があれば、その熱を利用することができる。このよう
に、必要な熱を系内でまかなうことができれば、運転コ
ストの低減に寄与することができる。
しなければならない。その他の部分でも吸熱反応をとも
なう部分にはエネルギーが必要である。その必要なエネ
ルギーの少なくとも一部を系内で確保できれば、それだ
けコスト低減を図ることができる。そこで、嫌気性発酵
部で発生したタメン（ＣＨ4）の一部を燃焼するメタン
燃焼部や、系内で生成した水素の一部を燃焼する水素燃
焼部を備えることにより、メタン燃焼や水素燃焼により
発生する燃焼熱を利用するようにすることが好ましい。
メタン燃焼部や水素燃焼部以外でも、熱を発生する部分
があれば、その熱を利用することができる。このよう
に、必要な熱を系内でまかなうことができれば、運転コ
ストの低減に寄与することができる。
【０００８】メタン燃焼や水素燃焼により発生する燃焼
熱は、他の部分の加温に使用しても余る場合は、熱を電
力に変換する反応熱利用電力発生部を設けることによ
り、装置を作動させる電力の一部をまかなうことがで
き、この点からも運転コストの低減に寄与することがで
きる。メタン燃焼部を設けた場合には、メタンを燃焼す
ることにより二酸化炭素が発生するので、そこで発生し
た二酸化炭素も二酸化炭素固定部に導いて炭素として固
定するのが好ましい。メタン燃焼部からは水蒸気と二酸
化炭素を含む混合ガスが発生するが、その混合ガスを直
接に二酸化炭素固定部に導いてもよく、又は復水器と気
液分離器からなる系内二酸化炭素供給部を介し、気液分
離器で分離された二酸化炭素を二酸化炭素固定部に供給
するようにしてもよい。
熱は、他の部分の加温に使用しても余る場合は、熱を電
力に変換する反応熱利用電力発生部を設けることによ
り、装置を作動させる電力の一部をまかなうことがで
き、この点からも運転コストの低減に寄与することがで
きる。メタン燃焼部を設けた場合には、メタンを燃焼す
ることにより二酸化炭素が発生するので、そこで発生し
た二酸化炭素も二酸化炭素固定部に導いて炭素として固
定するのが好ましい。メタン燃焼部からは水蒸気と二酸
化炭素を含む混合ガスが発生するが、その混合ガスを直
接に二酸化炭素固定部に導いてもよく、又は復水器と気
液分離器からなる系内二酸化炭素供給部を介し、気液分
離器で分離された二酸化炭素を二酸化炭素固定部に供給
するようにしてもよい。
【０００９】メタン燃焼部を設けた場合、メタン燃焼部
から二酸化炭素固定部に送られる二酸化炭素のモル数
と、嫌気性発酵部から二酸化炭素固定部に送られる二酸
化炭素のモル数の和が、二酸化炭素固定部に送られるメ
タンのモル数と等しくなるように、二酸化炭素固定部と
メタン燃焼部に送る嫌気性発酵部の発生ガスの割合が調
節されていることがこのましい。これにより、装置系内
で生成する二酸化炭素を全て固定化することができる。
また、二酸化炭素固定部には系外からの二酸化炭素も供
給するようにしてもよい。
から二酸化炭素固定部に送られる二酸化炭素のモル数
と、嫌気性発酵部から二酸化炭素固定部に送られる二酸
化炭素のモル数の和が、二酸化炭素固定部に送られるメ
タンのモル数と等しくなるように、二酸化炭素固定部と
メタン燃焼部に送る嫌気性発酵部の発生ガスの割合が調
節されていることがこのましい。これにより、装置系内
で生成する二酸化炭素を全て固定化することができる。
また、二酸化炭素固定部には系外からの二酸化炭素も供
給するようにしてもよい。
【００１０】
【実施例】図１は第１の実施例をブロック図として表わ
したものである。紙、ビール廃液、ビール粕、生ゴミな
どの有機性排気物を嫌気性発酵槽で細菌によって分解
し、メタンと二酸化炭素を得るために、嫌気性発酵部２
が設けられている。嫌気性発酵部２には、メタン・二酸
化炭素分離部４が接続されており、メタン・二酸化炭素
分離部４はゼオライトなどの吸着剤を備えており、嫌気
性発酵部２で発生したガスをその吸着剤の吸着・脱着作
用を利用してメタンと二酸化炭素に分離する。
したものである。紙、ビール廃液、ビール粕、生ゴミな
どの有機性排気物を嫌気性発酵槽で細菌によって分解
し、メタンと二酸化炭素を得るために、嫌気性発酵部２
が設けられている。嫌気性発酵部２には、メタン・二酸
化炭素分離部４が接続されており、メタン・二酸化炭素
分離部４はゼオライトなどの吸着剤を備えており、嫌気
性発酵部２で発生したガスをその吸着剤の吸着・脱着作
用を利用してメタンと二酸化炭素に分離する。
【００１１】メタン・二酸化炭素分離部４には、メタン
改質部６及びメタン燃焼部８が接続されている。メタン
改質部６は、例えばＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を担体とするＮ
ｉ、Ｃｏなどの触媒を備え、メタン・二酸化炭素分離部
４で分離されたメタンの一部が供給され、４００〜９０
０℃、例えば５３０℃の加熱下で、メタンを炭素と水素
に分解する。メタン燃焼部８は、メタン・二酸化炭素分
離部４で分離されたメタンの一部を燃焼するものであ
り、得られた燃焼熱は熱交換器や熱伝達路などの反応熱
伝達部２１を介して嫌気性発酵部２及びメタン改質部６
に供給される。
改質部６及びメタン燃焼部８が接続されている。メタン
改質部６は、例えばＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を担体とするＮ
ｉ、Ｃｏなどの触媒を備え、メタン・二酸化炭素分離部
４で分離されたメタンの一部が供給され、４００〜９０
０℃、例えば５３０℃の加熱下で、メタンを炭素と水素
に分解する。メタン燃焼部８は、メタン・二酸化炭素分
離部４で分離されたメタンの一部を燃焼するものであ
り、得られた燃焼熱は熱交換器や熱伝達路などの反応熱
伝達部２１を介して嫌気性発酵部２及びメタン改質部６
に供給される。
【００１２】メタン・二酸化炭素分離部４で分離された
二酸化炭素を水素で還元して炭素として固定するため
に、メタン・二酸化炭素分離部４とメタン改質部６に二
酸化炭素固定部１０が接続されている。二酸化炭素固定
部１０は、例えばＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を担体とするＮ
ｉ、Ｃｏなどの触媒を備え、メタン・二酸化炭素分離部
４で分離された二酸化炭素をメタン改質部６で発生した
水素により、４００〜９００℃の加熱下で還元して微粉
状炭素を生成する。メタン燃焼部８では二酸化炭素が発
生するので、この二酸化炭素も流路により二酸化炭素固
定部１０に導き、炭素に変換して固定することができ
る。二酸化炭素固定部１０で生成した水蒸気（Ｈ2Ｏ）
とメタン燃焼部８で生成した水蒸気を凝縮するために凝
縮器１２が設けられている。
二酸化炭素を水素で還元して炭素として固定するため
に、メタン・二酸化炭素分離部４とメタン改質部６に二
酸化炭素固定部１０が接続されている。二酸化炭素固定
部１０は、例えばＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を担体とするＮ
ｉ、Ｃｏなどの触媒を備え、メタン・二酸化炭素分離部
４で分離された二酸化炭素をメタン改質部６で発生した
水素により、４００〜９００℃の加熱下で還元して微粉
状炭素を生成する。メタン燃焼部８では二酸化炭素が発
生するので、この二酸化炭素も流路により二酸化炭素固
定部１０に導き、炭素に変換して固定することができ
る。二酸化炭素固定部１０で生成した水蒸気（Ｈ2Ｏ）
とメタン燃焼部８で生成した水蒸気を凝縮するために凝
縮器１２が設けられている。
【００１３】次に、図１の実施例の動作について説明す
る。バイオマスをメタン細菌を収容した嫌気性発酵部２
の嫌気性発酵槽に導入すると、バイオマスの嫌気性発酵
によって、メタンと二酸化炭素を含むガスが発生する。
そのガスはメタン・二酸化炭素分離部４に通されて、メ
タンと二酸化炭素に分離する。そのメタンの一部はメタ
ン改質部６で、触媒存在下で炭素（Ｃ）と水素に分解す
る。メタン改質部６での炭素は結晶性の微粉状固体炭素
として析出する。メタン改質部６における反応を熱化学
反応式で表わすと、次のようになる。 ＣＨ4→Ｃ＋２Ｈ2−９０．１kJ/mol なお、熱化学反応式中の反応熱は、＋符号が発熱、−符
号が吸熱を表わす。以下の熱化学反応式においても同じ
である。
る。バイオマスをメタン細菌を収容した嫌気性発酵部２
の嫌気性発酵槽に導入すると、バイオマスの嫌気性発酵
によって、メタンと二酸化炭素を含むガスが発生する。
そのガスはメタン・二酸化炭素分離部４に通されて、メ
タンと二酸化炭素に分離する。そのメタンの一部はメタ
ン改質部６で、触媒存在下で炭素（Ｃ）と水素に分解す
る。メタン改質部６での炭素は結晶性の微粉状固体炭素
として析出する。メタン改質部６における反応を熱化学
反応式で表わすと、次のようになる。 ＣＨ4→Ｃ＋２Ｈ2−９０．１kJ/mol なお、熱化学反応式中の反応熱は、＋符号が発熱、−符
号が吸熱を表わす。以下の熱化学反応式においても同じ
である。
【００１４】メタン・二酸化炭素分離部４で分離された
メタンの一部はメタン燃焼部８にも送られて燃焼させら
れる。その燃焼熱は、嫌気性発酵部２及びメタン改質部
６の熱源として利用される。メタン燃焼部８での反応は
次のようになる。 ＣＨ4＋２Ｏ2→ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋８００kJ/mol
メタンの一部はメタン燃焼部８にも送られて燃焼させら
れる。その燃焼熱は、嫌気性発酵部２及びメタン改質部
６の熱源として利用される。メタン燃焼部８での反応は
次のようになる。 ＣＨ4＋２Ｏ2→ＣＯ2＋２Ｈ2Ｏ＋８００kJ/mol
【００１５】メタン・二酸化炭素分離部４で分離された
二酸化炭素とメタン改質部６で生成した水素は二酸化炭
素固定部１０に送られ、触媒存在下で二酸化炭素が水素
で還元されて炭素（Ｃ）と水蒸気を連続的に生成する。
ここでも炭素は結晶性の微粉状固体炭素として析出し、
水蒸気は凝縮部１２に導かれて凝縮し排出される。は二
酸化炭素固定部１０での反応は次のようになる。 ＣＯ2＋２Ｈ2→Ｃ＋２Ｈ2Ｏ＋９６．０kJ/mol
二酸化炭素とメタン改質部６で生成した水素は二酸化炭
素固定部１０に送られ、触媒存在下で二酸化炭素が水素
で還元されて炭素（Ｃ）と水蒸気を連続的に生成する。
ここでも炭素は結晶性の微粉状固体炭素として析出し、
水蒸気は凝縮部１２に導かれて凝縮し排出される。は二
酸化炭素固定部１０での反応は次のようになる。 ＣＯ2＋２Ｈ2→Ｃ＋２Ｈ2Ｏ＋９６．０kJ/mol
【００１６】図２は第２の実施例をブロック図として表
わしたものである。図１の実施例と同様に、嫌気性発酵
部２にメタン・二酸化炭素分離部４が接続されて嫌気性
発酵部２で発生したガスをメタンと二酸化炭素に分離す
る。メタン・二酸化炭素分離部４で分離されたメタンを
炭素と水素に分解するためにメタン改質部６が設けら
れ、メタン・二酸化炭素分離部４で分離された二酸化炭
素をメタン改質部６で発生した水素で還元して微粉状炭
素として固定するために二酸化炭素固定部１０が接続さ
れている。図１の実施例と異なる点は、嫌気性発酵部２
及びメタン改質部６の熱源を得る部分である。図１の実
施例ではメタン・二酸化炭素分離部４で分離されたメタ
ンの一部を燃焼させるメタン燃焼部８が設けられている
のに対し、この実施例では、メタン改質部６で発生した
水素の一部を燃焼する水素燃焼部１４が設けられてい
る。
わしたものである。図１の実施例と同様に、嫌気性発酵
部２にメタン・二酸化炭素分離部４が接続されて嫌気性
発酵部２で発生したガスをメタンと二酸化炭素に分離す
る。メタン・二酸化炭素分離部４で分離されたメタンを
炭素と水素に分解するためにメタン改質部６が設けら
れ、メタン・二酸化炭素分離部４で分離された二酸化炭
素をメタン改質部６で発生した水素で還元して微粉状炭
素として固定するために二酸化炭素固定部１０が接続さ
れている。図１の実施例と異なる点は、嫌気性発酵部２
及びメタン改質部６の熱源を得る部分である。図１の実
施例ではメタン・二酸化炭素分離部４で分離されたメタ
ンの一部を燃焼させるメタン燃焼部８が設けられている
のに対し、この実施例では、メタン改質部６で発生した
水素の一部を燃焼する水素燃焼部１４が設けられてい
る。
【００１７】次に、この実施例の動作について説明す
る。バイオマスを嫌気性発酵部２に導入して発生したメ
タンと二酸化炭素を含むガスは、メタン・二酸化炭素分
離部４でメタンと二酸化炭素に分離される。その分離さ
れたメタンはメタン改質部６で炭素と水素に分解され
る。メタン改質部６で生成した水素の一部は水素燃焼部
１４で燃焼して燃焼熱を発生する。水素燃焼部１４での
反応は次のようになる。 Ｈ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ＋２８５kJ/mol メタン改質部６で生成した水素の残りの部分は二酸化炭
素固定部１０に送られ、メタン・二酸化炭素分離部４で
分離された二酸化炭素を還元して固定するのに使用され
る。
る。バイオマスを嫌気性発酵部２に導入して発生したメ
タンと二酸化炭素を含むガスは、メタン・二酸化炭素分
離部４でメタンと二酸化炭素に分離される。その分離さ
れたメタンはメタン改質部６で炭素と水素に分解され
る。メタン改質部６で生成した水素の一部は水素燃焼部
１４で燃焼して燃焼熱を発生する。水素燃焼部１４での
反応は次のようになる。 Ｈ2＋１／２Ｏ2→Ｈ2Ｏ＋２８５kJ/mol メタン改質部６で生成した水素の残りの部分は二酸化炭
素固定部１０に送られ、メタン・二酸化炭素分離部４で
分離された二酸化炭素を還元して固定するのに使用され
る。
【００１８】図３は、第３の実施例をブロック図として
表したものである。図１の実施例と同様に、嫌気性発酵
部２にメタン・二酸化炭素分離部４が接続されて嫌気性
発酵部２で発生したガスをメタンと二酸化炭素に分離
し、嫌気性発酵部２及びメタン改質部６の熱源を得るた
めに、メタン・二酸化炭素分離部４で分離されたメタン
の一部を燃焼させるメタン燃焼部８が設けられている。
この実施例では、二酸化炭素を還元して固定するための
水素を得るために、メタン・二酸化炭素分離部４で分離
されたメタンから水素を生成するメタン水蒸気改質部１
６が設けられている。メタン水蒸気改質部１６は、例え
ばＮｉ触媒を備え、４００〜９００℃の加熱下で、メタ
ンを触媒存在下で水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素
を生成するものである。メタン・二酸化炭素分離部４と
メタン水蒸気改質部１６には二酸化炭素固定部１０が接
続されている。
表したものである。図１の実施例と同様に、嫌気性発酵
部２にメタン・二酸化炭素分離部４が接続されて嫌気性
発酵部２で発生したガスをメタンと二酸化炭素に分離
し、嫌気性発酵部２及びメタン改質部６の熱源を得るた
めに、メタン・二酸化炭素分離部４で分離されたメタン
の一部を燃焼させるメタン燃焼部８が設けられている。
この実施例では、二酸化炭素を還元して固定するための
水素を得るために、メタン・二酸化炭素分離部４で分離
されたメタンから水素を生成するメタン水蒸気改質部１
６が設けられている。メタン水蒸気改質部１６は、例え
ばＮｉ触媒を備え、４００〜９００℃の加熱下で、メタ
ンを触媒存在下で水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素
を生成するものである。メタン・二酸化炭素分離部４と
メタン水蒸気改質部１６には二酸化炭素固定部１０が接
続されている。
【００１９】次に、この実施例の動作について説明す
る。バイオマスを嫌気性発酵部２に導入して発生したメ
タンと二酸化炭素を含むガスは、メタン・二酸化炭素分
離部４でメタンと二酸化炭素に分離される。その分離さ
れたメタンの一部はメタン燃焼部８で燃焼されて熱量を
発生し、残りはメタン水蒸気改質部１６で、触媒存在下
で反応して二酸化炭素と水素に分解する。メタン水蒸気
改質部１６での反応は次のようになる。 ＣＨ4＋２Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋４Ｈ2−１８７．４kJ/mol
る。バイオマスを嫌気性発酵部２に導入して発生したメ
タンと二酸化炭素を含むガスは、メタン・二酸化炭素分
離部４でメタンと二酸化炭素に分離される。その分離さ
れたメタンの一部はメタン燃焼部８で燃焼されて熱量を
発生し、残りはメタン水蒸気改質部１６で、触媒存在下
で反応して二酸化炭素と水素に分解する。メタン水蒸気
改質部１６での反応は次のようになる。 ＣＨ4＋２Ｈ2Ｏ→ＣＯ2＋４Ｈ2−１８７．４kJ/mol
【００２０】二酸化炭素固定部１０にはメタン・二酸化
炭素分離部４で分離された二酸化炭素と、メタン水蒸気
改質部１６で生成した水素と二酸化炭素とが供給され、
二酸化炭素が水素で還元されて微粉状炭素として固定さ
れる。メタン燃焼部８で発生した二酸化炭素も二酸化炭
素固定部１０に導いて微粉状炭素として固定することが
できる。二酸化炭素固定部１０で生成した水蒸気とメタ
ン燃焼部８で生成した水蒸気は、凝縮部１２で凝縮され
て排出される。
炭素分離部４で分離された二酸化炭素と、メタン水蒸気
改質部１６で生成した水素と二酸化炭素とが供給され、
二酸化炭素が水素で還元されて微粉状炭素として固定さ
れる。メタン燃焼部８で発生した二酸化炭素も二酸化炭
素固定部１０に導いて微粉状炭素として固定することが
できる。二酸化炭素固定部１０で生成した水蒸気とメタ
ン燃焼部８で生成した水蒸気は、凝縮部１２で凝縮され
て排出される。
【００２１】図４は第４の実施例をブロック図として表
わしたものである。図３の実施例と同様に、嫌気性発酵
部２にメタン・二酸化炭素分離部４が接続されて嫌気性
発酵部２で発生したガスをメタンと二酸化炭素に分離
し、二酸化炭素を還元して固定するための水素を得るた
めに、メタン・二酸化炭素分離部４で分離されたメタン
から水素を生成するメタン水蒸気改質部１６が設けられ
ている。メタン・二酸化炭素分離部４とメタン水蒸気改
質部１６には二酸化炭素固定部１０が接続されている。
この実施例では、嫌気性発酵部２及びメタン水蒸気改質
部１６の熱源を得るために、メタン水蒸気改質部１６で
発生した水素の一部を燃焼する水素燃焼部１４が設けら
れている。
わしたものである。図３の実施例と同様に、嫌気性発酵
部２にメタン・二酸化炭素分離部４が接続されて嫌気性
発酵部２で発生したガスをメタンと二酸化炭素に分離
し、二酸化炭素を還元して固定するための水素を得るた
めに、メタン・二酸化炭素分離部４で分離されたメタン
から水素を生成するメタン水蒸気改質部１６が設けられ
ている。メタン・二酸化炭素分離部４とメタン水蒸気改
質部１６には二酸化炭素固定部１０が接続されている。
この実施例では、嫌気性発酵部２及びメタン水蒸気改質
部１６の熱源を得るために、メタン水蒸気改質部１６で
発生した水素の一部を燃焼する水素燃焼部１４が設けら
れている。
【００２２】次に、この実施例の動作について説明す
る。バイオマスを嫌気性発酵部２に導入して発生したメ
タンと二酸化炭素を含むガスは、メタン・二酸化炭素分
離部４でメタンと二酸化炭素に分離される。その分離さ
れたメタンはメタン水蒸気改質部１６で二酸化炭素と水
素に分解される。メタン水蒸気改質部１６で生成した水
素の一部は水素燃焼部１４で燃焼して燃焼熱を発生す
る。二酸化炭素固定部１０にはメタン・二酸化炭素分離
部４で分離された二酸化炭素と、メタン水蒸気改質部１
６で生成した水素と二酸化炭素とが供給され、二酸化炭
素が水素で還元されて微粉状炭素として固定される。二
酸化炭素固定部１０で生成した水蒸気と水素燃焼部１４
で生成した水蒸気は、凝縮部１２で凝縮されて排出され
る。
る。バイオマスを嫌気性発酵部２に導入して発生したメ
タンと二酸化炭素を含むガスは、メタン・二酸化炭素分
離部４でメタンと二酸化炭素に分離される。その分離さ
れたメタンはメタン水蒸気改質部１６で二酸化炭素と水
素に分解される。メタン水蒸気改質部１６で生成した水
素の一部は水素燃焼部１４で燃焼して燃焼熱を発生す
る。二酸化炭素固定部１０にはメタン・二酸化炭素分離
部４で分離された二酸化炭素と、メタン水蒸気改質部１
６で生成した水素と二酸化炭素とが供給され、二酸化炭
素が水素で還元されて微粉状炭素として固定される。二
酸化炭素固定部１０で生成した水蒸気と水素燃焼部１４
で生成した水蒸気は、凝縮部１２で凝縮されて排出され
る。
【００２３】図５は、第５の実施例をブロック図として
表わしたものである。嫌気性発酵部２には、メタンと二
酸化炭素を含む混合ガスが供給されて微粉状炭素を生成
する二酸化炭素固定部２０が接続されている。二酸化炭
素固定部２０は、例えばＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を担体とす
るＮｉ、Ｃｏなどの触媒を備えており、４００〜９００
℃の加熱下で、その触媒により、メタンを分解して水素
を生成し、さらにその生成した水素により二酸化炭素還
元して結晶性の微粉状炭素として固定するものである。
二酸化炭素固定部２０には、系外から二酸化炭素を供給
することができる。二酸化炭素固定部２０には、生成し
た水蒸気を凝縮して排出する凝縮器１２が接続されてい
る。二酸化炭素固定部２０では吸熱反応と発熱反応が起
こっているが、発熱反応で発生した反応熱が吸熱反応で
消費される熱量よりも大きいときに、余った熱量を嫌気
性発酵部２に供給するために、これまでの実施例と同様
に、反応熱伝達部２１が備えられている。
表わしたものである。嫌気性発酵部２には、メタンと二
酸化炭素を含む混合ガスが供給されて微粉状炭素を生成
する二酸化炭素固定部２０が接続されている。二酸化炭
素固定部２０は、例えばＳｉＯ2やＡｌ2Ｏ3を担体とす
るＮｉ、Ｃｏなどの触媒を備えており、４００〜９００
℃の加熱下で、その触媒により、メタンを分解して水素
を生成し、さらにその生成した水素により二酸化炭素還
元して結晶性の微粉状炭素として固定するものである。
二酸化炭素固定部２０には、系外から二酸化炭素を供給
することができる。二酸化炭素固定部２０には、生成し
た水蒸気を凝縮して排出する凝縮器１２が接続されてい
る。二酸化炭素固定部２０では吸熱反応と発熱反応が起
こっているが、発熱反応で発生した反応熱が吸熱反応で
消費される熱量よりも大きいときに、余った熱量を嫌気
性発酵部２に供給するために、これまでの実施例と同様
に、反応熱伝達部２１が備えられている。
【００２４】次に、この実施例の動作について説明す
る。バイオマスを嫌気性発酵部２に導入して発生するメ
タンと二酸化炭素を含む混合ガス中のメタンと二酸化炭
素の割合はおよそ７：３である。発生したメタン及び二
酸化炭素は、系外からの二酸化炭素とともに二酸化炭素
固定部２０に供給される。二酸化炭素固定部２０では、
メタンが触媒存在下で炭素と水素に分解し（メタン分解
工程）、二酸化炭素と生成した水素が触媒存在下で反応
して炭素と水蒸気を生成する（二酸化炭素固定化工
程）。生成する炭素は、いずれの工程も結晶性の微粉状
炭素として析出する。二酸化炭素固定部２０での反応
は、次のようになる。 メタン分解工程： ＣＨ4→Ｃ＋２Ｈ2−９０．１kJ/mol 二酸化炭素固定化工程： ＣＯ2＋２Ｈ2→Ｃ＋２Ｈ2Ｏ＋９６．０kJ/mol
る。バイオマスを嫌気性発酵部２に導入して発生するメ
タンと二酸化炭素を含む混合ガス中のメタンと二酸化炭
素の割合はおよそ７：３である。発生したメタン及び二
酸化炭素は、系外からの二酸化炭素とともに二酸化炭素
固定部２０に供給される。二酸化炭素固定部２０では、
メタンが触媒存在下で炭素と水素に分解し（メタン分解
工程）、二酸化炭素と生成した水素が触媒存在下で反応
して炭素と水蒸気を生成する（二酸化炭素固定化工
程）。生成する炭素は、いずれの工程も結晶性の微粉状
炭素として析出する。二酸化炭素固定部２０での反応
は、次のようになる。 メタン分解工程： ＣＨ4→Ｃ＋２Ｈ2−９０．１kJ/mol 二酸化炭素固定化工程： ＣＯ2＋２Ｈ2→Ｃ＋２Ｈ2Ｏ＋９６．０kJ/mol
【００２５】メタン分解工程は吸熱反応、二酸化炭素固
定化工程は発熱反応であり、二酸化炭素固定部２０で熱
量が余ったときは、その熱は、反応熱伝達部２１を経て
嫌気性発酵部２の熱源として利用される。嫌気性発酵部
２から二酸化炭素固定部２０に送られるメタンと二酸化
炭素の割合はおよそ７：３であり、嫌気性発酵部２から
のガス供給だけでは、メタンの分解により生成した水素
は余るが、系外から二酸化炭素を供給することにより、
生成した水素を全て消費することができるようになる。
定化工程は発熱反応であり、二酸化炭素固定部２０で熱
量が余ったときは、その熱は、反応熱伝達部２１を経て
嫌気性発酵部２の熱源として利用される。嫌気性発酵部
２から二酸化炭素固定部２０に送られるメタンと二酸化
炭素の割合はおよそ７：３であり、嫌気性発酵部２から
のガス供給だけでは、メタンの分解により生成した水素
は余るが、系外から二酸化炭素を供給することにより、
生成した水素を全て消費することができるようになる。
【００２６】図６は第６の実施例をブロック図として表
わしたものである。図５の実施例と比較すると、二酸化
炭素固定部２０に反応熱利用電力発生部３０が設けられ
ている点で異なる。反応熱利用電力発生部３０は、二酸
化炭素固定部２０で余った熱を電力に変換することによ
り回収して利用するものである。
わしたものである。図５の実施例と比較すると、二酸化
炭素固定部２０に反応熱利用電力発生部３０が設けられ
ている点で異なる。反応熱利用電力発生部３０は、二酸
化炭素固定部２０で余った熱を電力に変換することによ
り回収して利用するものである。
【００２７】図７は、第７の実施例をブロック図として
表わしたものである。嫌気性発酵部２がメタン燃焼部１
８及び二酸化炭素固定部２０に接続され、それぞれに二
酸化炭素とメタンを含む混合ガスが供給される。メタン
燃焼部１８ではメタンが燃焼され、メタン燃焼部１８か
ら排出されるガスは二酸化炭素と水蒸気を含む混合ガス
となる。メタン燃焼部１８には、復水器２２及び気液分
離器２４からなる系内二酸化炭素供給部２６が接続され
ており、気液分離器２４からの気体流路は、二酸化炭素
固定部２０に接続されている。
表わしたものである。嫌気性発酵部２がメタン燃焼部１
８及び二酸化炭素固定部２０に接続され、それぞれに二
酸化炭素とメタンを含む混合ガスが供給される。メタン
燃焼部１８ではメタンが燃焼され、メタン燃焼部１８か
ら排出されるガスは二酸化炭素と水蒸気を含む混合ガス
となる。メタン燃焼部１８には、復水器２２及び気液分
離器２４からなる系内二酸化炭素供給部２６が接続され
ており、気液分離器２４からの気体流路は、二酸化炭素
固定部２０に接続されている。
【００２８】二酸化炭素固定部２０には、嫌気性発酵部
２から発生する二酸化炭素とメタンを含む混合ガスの他
に、気液分離器２４からの二酸化炭素も供給されるが、
系外からの二酸化炭素が供給されないので、二酸化炭素
固定部２０でのメタン分解工程で発生する水素は、二酸
化炭素固定化工程で消費される量よりも多くなる。そこ
で、その余った水素を燃焼するために、二酸化炭素固定
部２０には水素燃焼部１４が接続されている。二酸化炭
素固定部２０では、吸熱反応（メタン分解工程）の方が
発熱反応（二酸化炭素固定化工程）よりも量的に優勢に
起こるため、二酸化炭素固定部２０全体としては外部か
らのエネルギーを必要とする。そのエネルギーを水素燃
焼部１４及びメタン燃焼部１８で得られた燃焼熱により
補うために、水素燃焼部１４とメタン燃焼部１８で発生
した燃焼熱を、反応熱伝達部２１を介して嫌気性発酵部
２と二酸化炭素固定部２０に供給する。
２から発生する二酸化炭素とメタンを含む混合ガスの他
に、気液分離器２４からの二酸化炭素も供給されるが、
系外からの二酸化炭素が供給されないので、二酸化炭素
固定部２０でのメタン分解工程で発生する水素は、二酸
化炭素固定化工程で消費される量よりも多くなる。そこ
で、その余った水素を燃焼するために、二酸化炭素固定
部２０には水素燃焼部１４が接続されている。二酸化炭
素固定部２０では、吸熱反応（メタン分解工程）の方が
発熱反応（二酸化炭素固定化工程）よりも量的に優勢に
起こるため、二酸化炭素固定部２０全体としては外部か
らのエネルギーを必要とする。そのエネルギーを水素燃
焼部１４及びメタン燃焼部１８で得られた燃焼熱により
補うために、水素燃焼部１４とメタン燃焼部１８で発生
した燃焼熱を、反応熱伝達部２１を介して嫌気性発酵部
２と二酸化炭素固定部２０に供給する。
【００２９】次に、この実施例の動作について説明す
る。バイオマスを嫌気性発酵部２に導入して発生したメ
タンと二酸化炭素を含む混合ガスの一部が二酸化炭素固
定部２０に送られ、メタン分解工程で炭素と水素が生成
し、二酸化炭素固定化工程でその水素が二酸化炭素を還
元して固定する。嫌気性発酵部２から二酸化炭素固定部
２０に送られるメタンと二酸化炭素の割合はおよそ７：
３であり、気液分離器２４から供給された二酸化炭素を
加えても、メタンの分解により生成した水素は二酸化炭
素と反応しても余る。その余った水素は、水素燃焼部１
４に送られ、燃焼させられる。
る。バイオマスを嫌気性発酵部２に導入して発生したメ
タンと二酸化炭素を含む混合ガスの一部が二酸化炭素固
定部２０に送られ、メタン分解工程で炭素と水素が生成
し、二酸化炭素固定化工程でその水素が二酸化炭素を還
元して固定する。嫌気性発酵部２から二酸化炭素固定部
２０に送られるメタンと二酸化炭素の割合はおよそ７：
３であり、気液分離器２４から供給された二酸化炭素を
加えても、メタンの分解により生成した水素は二酸化炭
素と反応しても余る。その余った水素は、水素燃焼部１
４に送られ、燃焼させられる。
【００３０】また、嫌気性発酵部２で発生したメタンと
二酸化炭素を含む混合ガスの一部はメタン燃焼部１８に
も送られ、メタンが燃焼されて熱量を発生する。メタン
燃焼部１８で生成した二酸化炭素及び水蒸気は、復水器
２２に送られて凝縮した後、気液分離器２４により二酸
化炭素と水に分離する。その分離された二酸化炭素は、
二酸化炭素固定部２０に送ることにより、装置系内で生
成する二酸化炭素を全て固定化することができる。
二酸化炭素を含む混合ガスの一部はメタン燃焼部１８に
も送られ、メタンが燃焼されて熱量を発生する。メタン
燃焼部１８で生成した二酸化炭素及び水蒸気は、復水器
２２に送られて凝縮した後、気液分離器２４により二酸
化炭素と水に分離する。その分離された二酸化炭素は、
二酸化炭素固定部２０に送ることにより、装置系内で生
成する二酸化炭素を全て固定化することができる。
【００３１】図８は第８の実施例をブロック図として表
わしたものである。図７の実施例と比較すると、水素燃
焼部１４及びメタン燃焼部１８に反応熱利用電力発生部
３０を設けている点で異なる。反応熱利用電力発生部３
０を設けることにより、水素燃焼部１４やメタン燃焼部
１８で余った熱を、電力に変換することにより回収して
利用することができる。
わしたものである。図７の実施例と比較すると、水素燃
焼部１４及びメタン燃焼部１８に反応熱利用電力発生部
３０を設けている点で異なる。反応熱利用電力発生部３
０を設けることにより、水素燃焼部１４やメタン燃焼部
１８で余った熱を、電力に変換することにより回収して
利用することができる。
【００３２】図９は第９の実施例をブロック図として表
わしたものである。嫌気性発酵部２にメタン燃焼部１８
と二酸化炭素固定部２０が接続されており、嫌気性発酵
部２から発生するメタンと二酸化炭素を含む混合ガスが
メタン燃焼部１８と二酸化炭素固定部２０にそれぞれ供
給される。メタン燃焼部１８でメタンが燃焼されて発生
した二酸化炭素と水蒸気を含む混合ガスが、流路により
二酸化炭素固定部２０に送られる。メタン燃焼部１８で
得られた燃焼熱を嫌気性発酵部２に供給するために反応
熱伝達部２１が備えられている。
わしたものである。嫌気性発酵部２にメタン燃焼部１８
と二酸化炭素固定部２０が接続されており、嫌気性発酵
部２から発生するメタンと二酸化炭素を含む混合ガスが
メタン燃焼部１８と二酸化炭素固定部２０にそれぞれ供
給される。メタン燃焼部１８でメタンが燃焼されて発生
した二酸化炭素と水蒸気を含む混合ガスが、流路により
二酸化炭素固定部２０に送られる。メタン燃焼部１８で
得られた燃焼熱を嫌気性発酵部２に供給するために反応
熱伝達部２１が備えられている。
【００３３】次に、この実施例の動作について説明す
る。バイオマスを嫌気性発酵部２に導入して発生したメ
タンと二酸化炭素を含む混合ガスの一部は、二酸化炭素
固定部２０に送られ、二酸化炭素固定部２０ではメタン
と二酸化炭素が触媒存在下で反応して結晶性の微粉状炭
素と水蒸気を生成する。嫌気性発酵部２で発生したメタ
ンと二酸化炭素を含む混合ガスの残りの部分はメタン燃
焼部１８に送られ、メタン燃焼部１８でメタンが燃焼さ
れる。メタン燃焼部１８で得られた燃焼熱は、反応熱伝
達部２１により嫌気性発酵部２に供給され、嫌気性発酵
部２の熱源として利用される。
る。バイオマスを嫌気性発酵部２に導入して発生したメ
タンと二酸化炭素を含む混合ガスの一部は、二酸化炭素
固定部２０に送られ、二酸化炭素固定部２０ではメタン
と二酸化炭素が触媒存在下で反応して結晶性の微粉状炭
素と水蒸気を生成する。嫌気性発酵部２で発生したメタ
ンと二酸化炭素を含む混合ガスの残りの部分はメタン燃
焼部１８に送られ、メタン燃焼部１８でメタンが燃焼さ
れる。メタン燃焼部１８で得られた燃焼熱は、反応熱伝
達部２１により嫌気性発酵部２に供給され、嫌気性発酵
部２の熱源として利用される。
【００３４】メタン燃焼部１８で生成した二酸化炭素と
水蒸気は二酸化炭素固定部２０に送られる。嫌気性発酵
部２で発生するメタンと二酸化炭素の割合はおよそ７：
３であるので、メタンと二酸化炭素が１：１の割合で反
応する二酸化炭素固定部２０ではメタンが余る。そこ
で、メタン燃焼部１８から二酸化炭素固定部２０に送ら
れる二酸化炭素のモル数と、嫌気性発酵部２から二酸化
炭素固定部２０に送られる二酸化炭素のモル数の和が、
二酸化炭素固定部２０に送られるメタンのモル数と等し
くなるように、二酸化炭素固定部２０とメタン燃焼部１
８に送る嫌気性発酵部２の発生ガスの割合を調節するこ
とにより、装置系内で生成する二酸化炭素を全て固定化
することができる。
水蒸気は二酸化炭素固定部２０に送られる。嫌気性発酵
部２で発生するメタンと二酸化炭素の割合はおよそ７：
３であるので、メタンと二酸化炭素が１：１の割合で反
応する二酸化炭素固定部２０ではメタンが余る。そこ
で、メタン燃焼部１８から二酸化炭素固定部２０に送ら
れる二酸化炭素のモル数と、嫌気性発酵部２から二酸化
炭素固定部２０に送られる二酸化炭素のモル数の和が、
二酸化炭素固定部２０に送られるメタンのモル数と等し
くなるように、二酸化炭素固定部２０とメタン燃焼部１
８に送る嫌気性発酵部２の発生ガスの割合を調節するこ
とにより、装置系内で生成する二酸化炭素を全て固定化
することができる。
【００３５】図１０は第１０の実施例をブロック図とし
て表わしたものである。図９の実施例と比較すると、メ
タン燃焼部１８に反応熱利用電力発生部３０が設けられ
ている点で異なる。反応熱利用電力発生部３０を設ける
ことにより、メタン燃焼部１８で余った熱を電力に変換
することにより回収して利用することができる。
て表わしたものである。図９の実施例と比較すると、メ
タン燃焼部１８に反応熱利用電力発生部３０が設けられ
ている点で異なる。反応熱利用電力発生部３０を設ける
ことにより、メタン燃焼部１８で余った熱を電力に変換
することにより回収して利用することができる。
【００３６】図１から図１０に示した実施例では、地球
温暖化の原因の一つである温室効果ガスである二酸化炭
素を大量に固定化することができるので、地球環境に貢
献することができる。メタン改質部６又は二酸化炭素固
定部１０，２０で得られる微粉状炭素は、工業用カーボ
ンブラックの代用品として使用することができるので、
従来、化石燃料を原料としていたものをバイオマスを原
料とするものに変換することができ、資源の節約に貢献
することができる。また、ここで得られる炭素の一部に
は、付加価値の高いフラーレンやカーボンナノチューブ
が含まれている可能性があり、精製することにより副生
成物として利用することができる。
温暖化の原因の一つである温室効果ガスである二酸化炭
素を大量に固定化することができるので、地球環境に貢
献することができる。メタン改質部６又は二酸化炭素固
定部１０，２０で得られる微粉状炭素は、工業用カーボ
ンブラックの代用品として使用することができるので、
従来、化石燃料を原料としていたものをバイオマスを原
料とするものに変換することができ、資源の節約に貢献
することができる。また、ここで得られる炭素の一部に
は、付加価値の高いフラーレンやカーボンナノチューブ
が含まれている可能性があり、精製することにより副生
成物として利用することができる。
【００３７】メタン燃焼部８，１８又は水素燃焼部１４
で発生する燃焼熱を、嫌気性発酵部２、メタン改質部６
又はメタン水蒸気改質部１６に導くようにすれば、バイ
オマスの発酵を促進するために嫌気性発酵部２の嫌気性
発酵槽を加温するためのエネルギーを減少することがで
き、メタン改質部６やメタン水蒸気改質部１６の吸熱反
応の熱を補うことができ、コストの低減を図ることがで
きる。
で発生する燃焼熱を、嫌気性発酵部２、メタン改質部６
又はメタン水蒸気改質部１６に導くようにすれば、バイ
オマスの発酵を促進するために嫌気性発酵部２の嫌気性
発酵槽を加温するためのエネルギーを減少することがで
き、メタン改質部６やメタン水蒸気改質部１６の吸熱反
応の熱を補うことができ、コストの低減を図ることがで
きる。
【００３８】二酸化炭素固定部２０で熱が余剰に発生す
る場合には、その熱も他の部分を加熱するために利用す
ることができ、これもコスト低減に寄与する。メタン燃
焼部８，１８や水素燃焼部１４その他の部分で発生する
熱を電力に変換する反応熱利用電力発生部を備える場合
には、装置作動の電力の一部を賄うことができ、コスト
の低減を図ることができる。また、メタン燃焼部８，１
８や水素燃焼部１４その他の発熱部分にガスタービンを
接続するなどして、廃熱を利用することもできる。
る場合には、その熱も他の部分を加熱するために利用す
ることができ、これもコスト低減に寄与する。メタン燃
焼部８，１８や水素燃焼部１４その他の部分で発生する
熱を電力に変換する反応熱利用電力発生部を備える場合
には、装置作動の電力の一部を賄うことができ、コスト
の低減を図ることができる。また、メタン燃焼部８，１
８や水素燃焼部１４その他の発熱部分にガスタービンを
接続するなどして、廃熱を利用することもできる。
【００３９】二酸化炭素固定部１０，２０で使用する二
酸化炭素としては、主として嫌気性発酵部２、メタン・
二酸化炭素分離部４又はメタン水蒸気改質部１６から供
給しているが、メタン燃焼部８，１８又は水素燃焼部１
４で生じる二酸化炭素も導いて固定化することにより、
装置系内で発生する二酸化炭素をすべて固定化すること
ができる。以上、本発明の実施例を説明したが、本発明
は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範
囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行
なうことができる。
酸化炭素としては、主として嫌気性発酵部２、メタン・
二酸化炭素分離部４又はメタン水蒸気改質部１６から供
給しているが、メタン燃焼部８，１８又は水素燃焼部１
４で生じる二酸化炭素も導いて固定化することにより、
装置系内で発生する二酸化炭素をすべて固定化すること
ができる。以上、本発明の実施例を説明したが、本発明
は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範
囲に記載された本発明の要旨の範囲内で種々の変更を行
なうことができる。
【００４０】本発明は以下の態様も含んでいる。 （１）前記水素生成手段は、メタンを触媒存在下で炭素
と水素に分解するメタン改質部である請求項１に記載の
炭素製造装置。 （２）前記水素生成手段は、メタンを触媒存在下で水蒸
気と反応させて二酸化炭素と水素を生成するメタン水蒸
気改質部である請求項１に記載の炭素製造装置。 （３）前記メタン燃焼部から発生する二酸化炭素を含む
ガスも前記二酸化炭素固定部に供給する流路を設け、そ
のガス中の二酸化炭素も炭素に還元する請求項２に記載
の炭素製造装置。 （４）前記メタン燃焼部から発生する水蒸気と二酸化炭
素を含む混合ガスが供給される復水器及び気液分離器か
らなる系内二酸化炭素供給部と、前記気液分離器で分離
された二酸化炭素を前記二酸化炭素固定部に供給する流
路とをさらに設け、その二酸化炭素も炭素に還元する請
求項２に記載の炭素製造装置。 （５）前記二酸化炭素固定部には系外からの二酸化炭素
も供給される請求項４に記載の炭素製造装置。 （６）前記メタン燃焼部から発生する二酸化炭素を含む
ガスも前記二酸化炭素固定部に供給する流路を設け、そ
のガス中の二酸化炭素も炭素に還元する請求項５に記載
の炭素製造装置。 （７）前記メタン燃焼部から発生する水蒸気と二酸化炭
素を含む混合ガスが供給される復水器及び気液分離器か
らなる系内二酸化炭素供給部と、前記気液分離器で分離
された二酸化炭素を前記二酸化炭素固定部に供給する流
路とをさらに設け、その二酸化炭素も炭素に還元する請
求項５に記載の炭素製造装置。 （８）前記メタン燃焼部から前記二酸化炭素固定部に送
られる二酸化炭素のモル数と、前記嫌気性発酵部から二
酸化炭素固定部に送られる二酸化炭素のモル数の和が、
二酸化炭素固定部に送られるメタンのモル数と等しくな
るように、二酸化炭素固定部とメタン燃焼部に送る嫌気
性発酵部の発生ガスの割合が調節されている請求項５に
記載の炭素製造装置。
と水素に分解するメタン改質部である請求項１に記載の
炭素製造装置。 （２）前記水素生成手段は、メタンを触媒存在下で水蒸
気と反応させて二酸化炭素と水素を生成するメタン水蒸
気改質部である請求項１に記載の炭素製造装置。 （３）前記メタン燃焼部から発生する二酸化炭素を含む
ガスも前記二酸化炭素固定部に供給する流路を設け、そ
のガス中の二酸化炭素も炭素に還元する請求項２に記載
の炭素製造装置。 （４）前記メタン燃焼部から発生する水蒸気と二酸化炭
素を含む混合ガスが供給される復水器及び気液分離器か
らなる系内二酸化炭素供給部と、前記気液分離器で分離
された二酸化炭素を前記二酸化炭素固定部に供給する流
路とをさらに設け、その二酸化炭素も炭素に還元する請
求項２に記載の炭素製造装置。 （５）前記二酸化炭素固定部には系外からの二酸化炭素
も供給される請求項４に記載の炭素製造装置。 （６）前記メタン燃焼部から発生する二酸化炭素を含む
ガスも前記二酸化炭素固定部に供給する流路を設け、そ
のガス中の二酸化炭素も炭素に還元する請求項５に記載
の炭素製造装置。 （７）前記メタン燃焼部から発生する水蒸気と二酸化炭
素を含む混合ガスが供給される復水器及び気液分離器か
らなる系内二酸化炭素供給部と、前記気液分離器で分離
された二酸化炭素を前記二酸化炭素固定部に供給する流
路とをさらに設け、その二酸化炭素も炭素に還元する請
求項５に記載の炭素製造装置。 （８）前記メタン燃焼部から前記二酸化炭素固定部に送
られる二酸化炭素のモル数と、前記嫌気性発酵部から二
酸化炭素固定部に送られる二酸化炭素のモル数の和が、
二酸化炭素固定部に送られるメタンのモル数と等しくな
るように、二酸化炭素固定部とメタン燃焼部に送る嫌気
性発酵部の発生ガスの割合が調節されている請求項５に
記載の炭素製造装置。
【００４１】
【発明の効果】本発明は、バイオマスを嫌気性発酵して
メタンと二酸化炭素を発生する嫌気性発酵部と、嫌気性
発酵部で発生したメタンを触媒を用いて炭素と水素に分
解したり、嫌気性発酵部で発生したメタンを触媒存在下
で水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素を生成すること
により、二酸化炭素の固定化エネルギーの９０％以上を
占める水素を得るので、水素を安価に入手することがで
き、二酸化炭素固定化のコストを低下させることができ
る。さらに、嫌気性発酵部で発生したメタンの一部を燃
焼するメタン燃焼部、又はメタン改質部若しくはメタン
水蒸気改質部で生成した水素の一部を燃焼する水素燃焼
部を備えた場合には、メタン燃焼部や水素燃焼部で発生
する燃焼熱を嫌気性発酵部やメタン改質部という吸熱反
応を伴う部分を加温するエネルギーを補うことができ、
コストの低減を図ることができる。
メタンと二酸化炭素を発生する嫌気性発酵部と、嫌気性
発酵部で発生したメタンを触媒を用いて炭素と水素に分
解したり、嫌気性発酵部で発生したメタンを触媒存在下
で水蒸気と反応させて二酸化炭素と水素を生成すること
により、二酸化炭素の固定化エネルギーの９０％以上を
占める水素を得るので、水素を安価に入手することがで
き、二酸化炭素固定化のコストを低下させることができ
る。さらに、嫌気性発酵部で発生したメタンの一部を燃
焼するメタン燃焼部、又はメタン改質部若しくはメタン
水蒸気改質部で生成した水素の一部を燃焼する水素燃焼
部を備えた場合には、メタン燃焼部や水素燃焼部で発生
する燃焼熱を嫌気性発酵部やメタン改質部という吸熱反
応を伴う部分を加温するエネルギーを補うことができ、
コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施例を示すブロック図である。
【図２】 第２の実施例を示すブロック図である。
【図３】 第３の実施例を示すブロック図である。
【図４】 第４の実施例を示すブロック図である。
【図５】 第５の実施例を示すブロック図である。
【図６】 第６の実施例を示すブロック図である。
【図７】 第７の実施例を示すブロック図である。
【図８】 第８の実施例を示すブロック図である。
【図９】 第９の実施例を示すブロック図である。
【図１０】 第１０の実施例を示すブロック図である。
２ 嫌気性発酵部 ４ メタン・二酸化炭素分離部 ６ メタン改質部 ８，１８ メタン燃焼部 １０，２０ 二酸化炭素固定部 １２ 凝縮器 ２１ 反応熱伝達部 ３０ 反応熱利用電力発生部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢ Ｂ０９Ｂ 3/00 ＺＡＢＣ 5/00 5/00 Ｐ
Claims (6)
- 【請求項１】 バイオマスを嫌気性発酵してメタンと二
酸化炭素を発生する嫌気性発酵部と、 前記嫌気性発酵部で発生したメタンと二酸化炭素を含む
混合ガスからメタンと二酸化炭素を分離するメタン・二
酸化炭素分離部と、 前記メタン・二酸化炭素分離部で分離したメタンから水
素を生成する水素生成手段と、 前記メタン・二酸化炭素分離部で分離した二酸化炭素を
前記水素生成手段で生成した水素を用いて触媒存在下で
還元して炭素を生成する二酸化炭素固定部と、を備えた
炭素製造装置。 - 【請求項２】 前記メタン・二酸化炭素分離部で分離し
たメタンの一部を燃焼するメタン燃焼部と、このメタン
燃焼部で発生した熱を前記嫌気性発酵部及び前記水素生
成手段に供給する反応熱伝達部と、をさらに備えた請求
項１に記載の炭素製造装置。 - 【請求項３】 前記水素生成手段で生成した水素の一部
を燃焼する水素燃焼部と、この水素燃焼部で発生した熱
を前記嫌気性発酵部及び前記水素生成手段に供給する反
応熱伝達部と、をさらに備えた請求項１又は２に記載の
炭素製造装置。 - 【請求項４】 バイオマスを嫌気性発酵してメタンと二
酸化炭素を発生する嫌気性発酵部と、 前記嫌気性発酵部で生成したメタンと二酸化炭素を含む
混合ガスが送られ、触媒存在下で反応させて炭素を生成
する二酸化炭素固定部と、を備えた炭素製造装置。 - 【請求項５】 前記嫌気性発酵部で生成したメタンと二
酸化炭素を含む混合ガスの一部が供給され、その混合ガ
ス中のメタンを燃焼するメタン燃焼部と、このメタン燃
焼部で発生した熱を前記嫌気性発酵部に供給する反応熱
伝達部と、をさらに備えた請求項４に記載の炭素製造装
置。 - 【請求項６】 前記二酸化炭素固定部で生成された発生
する水素の一部を燃焼する水素燃焼部と、この水素燃焼
部で発生した熱を前記嫌気性発酵部に供給する反応熱伝
達部と、をさらに備えた請求項４又は５に記載の炭素製
造装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP37001698A JP4187851B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-12-25 | バイオマス利用炭素製造装置 |
| US09/264,671 US6180396B1 (en) | 1998-03-13 | 1999-03-09 | Carbon producing apparatus utilizing biomass |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8267098 | 1998-03-13 | ||
| JP10-82670 | 1998-03-13 | ||
| JP37001698A JP4187851B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-12-25 | バイオマス利用炭素製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11322315A true JPH11322315A (ja) | 1999-11-24 |
| JP4187851B2 JP4187851B2 (ja) | 2008-11-26 |
Family
ID=26423690
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP37001698A Expired - Fee Related JP4187851B2 (ja) | 1998-03-13 | 1998-12-25 | バイオマス利用炭素製造装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6180396B1 (ja) |
| JP (1) | JP4187851B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2002284513A (ja) * | 2001-03-28 | 2002-10-03 | Shimadzu Corp | 炭素製造法 |
| JP2005052690A (ja) * | 2003-08-04 | 2005-03-03 | Tokyo Elex Kk | バイオマス資源を有効利用するための処理システム及び処理方法 |
| KR101413993B1 (ko) * | 2012-06-27 | 2014-08-07 | 주식회사 오일시티 | 바이오매스로부터의 오일 생성 시스템 및 그 촉매 |
| JP2015516361A (ja) * | 2012-04-16 | 2015-06-11 | シーアストーン リミテッド ライアビリティ カンパニー | 炭素酸化物を含有するオフガスを処理するための方法 |
| US9731970B2 (en) | 2012-04-16 | 2017-08-15 | Seerstone Llc | Methods and systems for thermal energy recovery from production of solid carbon materials by reducing carbon oxides |
| US9796591B2 (en) | 2012-04-16 | 2017-10-24 | Seerstone Llc | Methods for reducing carbon oxides with non ferrous catalysts and forming solid carbon products |
| US11951428B2 (en) | 2016-07-28 | 2024-04-09 | Seerstone, Llc | Solid carbon products comprising compressed carbon nanotubes in a container and methods of forming same |
Families Citing this family (35)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3670648B2 (ja) * | 2003-02-07 | 2005-07-13 | 新光電子株式会社 | 荷重測定機構 |
| US20060272956A1 (en) * | 2005-05-31 | 2006-12-07 | Felder Mitchell S | Dual hydrogen production apparatus |
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