JP2019210260A - メタン製造装置、メタン製造装置の制御方法、および、メタン製造方法 - Google Patents
メタン製造装置、メタン製造装置の制御方法、および、メタン製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019210260A JP2019210260A JP2018110096A JP2018110096A JP2019210260A JP 2019210260 A JP2019210260 A JP 2019210260A JP 2018110096 A JP2018110096 A JP 2018110096A JP 2018110096 A JP2018110096 A JP 2018110096A JP 2019210260 A JP2019210260 A JP 2019210260A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- reactor
- hydrogen
- supplied
- catalyst
- source gas
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Low-Molecular Organic Synthesis Reactions Using Catalysts (AREA)
Abstract
Description
1.1<M1H2/(4×MCO2+2×MNOX+M2H2) …(1)
(式(1)において、M1H2は供給する水素のモル数であり、MCO2は水素が供給される反応器内の触媒に吸蔵されている二酸化炭素のモル数であり、MNOXは水素が供給される反応器内の触媒に吸蔵されている窒素酸化物のモル数であり、M2H2は水素が供給される反応器内の触媒の還元に使用される水素のモル数である。)
M2H2=2×MO2 …(2)
(式(2)において、MO2は反応器に供給される酸素のモル数である。)
反応器に供給される酸素の大部分が触媒金属を酸化し、酸化された触媒に水素が供給されることにより触媒金属が還元される。そのため、この構成によれば、容易に、適切な量の水素を反応器に供給することができる。
M2H2=0.1×MCA …(3)
(式(3)において、MCAは水素が供給される反応器内の触媒の金属モル数である。)
触媒の金属モル数の10%程度のモル数の水素が、酸化された触媒金属の還元に消費される。そのため、この構成によっても、容易に、適切な量の水素を反応器に供給することができる。
図1は、第1実施形態におけるメタン製造装置1の概略構成を示した説明図である。メタン製造装置1は、反応器10と、原料ガス貯蔵タンク37と、水素供給源40と、出口CO2センサ50と、制御部70と、水素分離部80と、を備えている。メタン製造装置1は、原料ガス供給源30と、接続されており、原料ガスと水素からメタンを製造するとともに、原料ガス中の窒素酸化物を浄化する。
2NO+2H2→N2+2H2O …(C2)
2NO2+4H2→N2+4H2O …(C3)
ここで、M1H2は供給する水素のモル数であり、MCO2は反応器10内の触媒11に吸蔵されている二酸化炭素のモル数であり、MNOXは反応器10内の触媒11に吸蔵されている窒素酸化物のモル数であり、M2H2は反応器10内の触媒11の還元に使用される水素のモル数である。
MCO2=CCO2×F×t×273/(0.224×(273+T)) …(4)
ここで、CCO2は、ステップT11〜T13の期間、すなわち、原料ガス供給バルブ32が開状態時の期間における原料ガスの平均CO2濃度[%]であり、Fは、その期間における平均ガス流量[L/秒]であり、tは、その期間の長さ[秒]であり、Tは、その期間における原料ガスの平均温度[℃]である。CCO2は、その期間における入口CO2センサ93Cの測定値の平均であり、Fは、その期間における原料ガス流量計92の測定値の平均であり、Tは、その期間における温度センサ91の測定値の平均である。
MNOX=CNOX×F×t×273/(0.224×(273+T)) …(5)
ここで、CNOXは、ステップT11〜T13の期間、すなわち、原料ガス供給バルブ32が開状態時の期間における原料ガスの平均NOX濃度[%]であり、その期間におけるNOXセンサ93Nの測定値の平均である。F、t、Tは、式(4)と同様である。
M2H2=2×MO2 …(2)
ここで、MO2は反応器10に供給される酸素のモル数である。
MO2は、例えば、下記の式(6)によって推定することができる。
MO2=CO2×F×t×273/(0.224×(273+T)) …(6)
ここで、CO2は、ステップT11〜T13の期間、すなわち、原料ガス供給バルブ32が開状態時の期間における原料ガスの平均02濃度[%]であり、その期間における02センサ93Oの測定値の平均である。F、t、Tは、式(4)と同様である。
M2H2=0.1×MCA …(3)
ここで、MCAは反応器10の触媒11の金属モル数である。MCAは、製造時において予め特定されている。
実施例1: M1H2/(4×MCO2+2×MNOX+M2H2)=1.19
実施例2: M1H2/(4×MCO2+2×MNOX+M2H2)=2.17
比較例1: M1H2/(4×MCO2+2×MNOX+M2H2)=0.54
比較例2: M1H2/(4×MCO2+2×MNOX+M2H2)=1.08
図6は、第2実施形態におけるメタン製造装置1Aの概略構成を示した説明図である。本実施形態のメタン製造装置1Aが第1実施形態のメタン製造装置1と異なる点は、2つの反応器を備える点である。第1実施形態と同一の構成には、同一の符号を付して、先行する説明を参照する。
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
10…反応器、第1反応器
20…第2反応器
11、21…触媒
12、22…原料ガス入口
13、23…H2入口
14、24…ガス出口
30…原料ガス供給源
31、33、35…原料ガス供給管
32、34…原料ガス供給バルブ
36…ポンプ
37…原料ガス貯蔵タンク
40…水素供給源
41、43…水素供給管
43H、43H1、43H2…水素流量計
42、44…水素供給バルブ
50、60…出口CO2センサ
51、61…出口管
52、62…排気バルブ
53、63…外部排出管
54、64…反応ガスバルブ
70…制御部
80…水素分離部
81…反応混合ガス管
82…再利用管
83…反応ガス管
91、94…温度センサ
92、95…ガス流量計
93C、96C…入口CO2センサ
93N、96N…NOXセンサ
93O、96O…O2センサ
Claims (8)
- 二酸化炭素と水素からメタンを製造するメタン製造装置であって、
メタン化触媒性能および窒素酸化物浄化触媒性能を有する金属と、二酸化炭素吸蔵性能および窒素酸化物吸蔵性能を有する金属酸化物と、を含む触媒を収容する反応器と、
二酸化炭素および窒素酸化物を含有する原料ガスの供給源から供給される前記原料ガスを前記反応器に供給する原料ガス供給部と、
前記反応器に水素を供給する水素供給部と、
前記原料ガス供給部を制御して、所定量の前記原料ガスを前記反応器に供給させた後、前記水素供給部を制御して、前記原料ガスが供給された前記反応器に、下記の式(1)を満たすモル数の水素を供給させる制御部と、
を備える、
メタン製造装置。
1.1<M1H2/(4×MCO2+2×MNOX+M2H2) …(1)
(式(1)において、M1H2は供給する水素のモル数であり、MCO2は水素が供給される反応器内の触媒に吸蔵されている二酸化炭素のモル数であり、MNOXは水素が供給される反応器内の触媒に吸蔵されている窒素酸化物のモル数であり、M2H2は水素が供給される反応器内の触媒の還元に使用される水素のモル数である。) - 請求項1に記載のメタン製造装置において、
前記M2H2は、下記の式(2)を満たす、メタン製造装置。
M2H2=2×MO2 …(2)
(式(2)において、MO2は反応器に供給される酸素のモル数である。) - 請求項1に記載のメタン製造装置において、
前記M2H2は、下記の式(3)を満たす、メタン製造装置。
M2H2=0.1×MCA …(3)
(式(3)において、MCAは水素が供給される反応器内の触媒の金属モル数である。) - 請求項1から3のいずれか一項に記載のメタン製造装置において、
前記反応器は、前記反応器の内部のガスを取り出すための出口を備え、
さらに、
前記反応器の前記出口における二酸化炭素濃度を測定する出口濃度測定部を備え、
前記制御部は、
前記出口濃度測定部による測定値が、20ppm以上400ppm以下の所定の値より大きくなると、前記原料ガス供給部を制御して、前記原料ガスの供給を停止させる、
メタン製造装置。 - 請求項1から4のいずれか一項に記載のメタン製造装置は、
複数の前記反応器を備えており、
前記原料ガス供給部は、前記原料ガスの供給先を切り替え可能であり、
前記制御部は、
前記原料ガス供給部を制御して、前記複数の反応器のうち、特定の反応器に所定量の前記原料ガスを供給させると、前記原料ガスの供給先を他の前記反応器に切り替えさせる、
メタン製造装置。 - 請求項1から5までのいずれか一項に記載のメタン製造装置は、さらに、
前記反応器から取り出された反応混合ガスから水素を分離するための水素分離部を備える、
メタン製造装置。 - メタン化触媒性能および窒素酸化物浄化触媒性能を有する金属と、二酸化炭素吸蔵性能および窒素酸化物吸蔵性能を有する金属酸化物と、を含む触媒を収容する反応器と、
二酸化炭素および窒素酸化物を含有する原料ガスの供給源から供給される前記原料ガスを前記反応器に供給する原料ガス供給部と、
前記反応器に水素を供給する水素供給部と、を備えるメタン製造装置の制御方法であって、
前記原料ガス供給部を制御して、所定量の前記原料ガスを前記反応器に供給させた後、前記水素供給部を制御して、前記原料ガスが供給された前記反応器に、下記の式(1)を満たすモル数の水素を供給させる、メタン製造装置の制御方法。
1.1<M1H2/(4×MCO2+2×MNOX+M2H2) …(1)
(式(1)において、M1H2は供給する水素のモル数であり、MCO2は水素が供給される反応器内の触媒に吸蔵されている二酸化炭素のモル数であり、MNOXは水素が供給される反応器内の触媒に吸蔵されている窒素酸化物のモル数であり、M2H2は水素が供給される反応器内の触媒の還元に使用される水素のモル数である。) - メタン製造方法であって、
メタン化触媒性能および窒素酸化物浄化触媒性能を有する金属と、二酸化炭素吸蔵性能および窒素酸化物吸蔵性能を有する金属酸化物と、を含む触媒が収容された反応器に対して、二酸化炭素および窒素酸化物を含有する原料ガスを供給して、前記触媒に二酸化炭素および前記窒素酸化物を吸蔵させる工程と、
前記反応器への前記原料ガスの供給を停止する工程と、
前記原料ガスの供給を停止する工程の後に、前記原料ガスが供給された前記反応器に、下記の式(1)を満たすモル数の水素を供給する工程と、を備える、
メタン製造方法。
1.1<M1H2/(4×MCO2+2×MNOX+M2H2) …(1)
(式(1)において、M1H2は供給する水素のモル数であり、MCO2は水素が供給される反応器内の触媒に吸蔵されている二酸化炭素のモル数であり、MNOXは水素が供給される反応器内の触媒に吸蔵されている窒素酸化物のモル数であり、M2H2は水素が供給される反応器内の触媒の還元に使用される水素のモル数である。)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018110096A JP6881393B2 (ja) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | メタン製造装置、メタン製造装置の制御方法、および、メタン製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018110096A JP6881393B2 (ja) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | メタン製造装置、メタン製造装置の制御方法、および、メタン製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019210260A true JP2019210260A (ja) | 2019-12-12 |
JP6881393B2 JP6881393B2 (ja) | 2021-06-02 |
Family
ID=68844609
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018110096A Active JP6881393B2 (ja) | 2018-06-08 | 2018-06-08 | メタン製造装置、メタン製造装置の制御方法、および、メタン製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6881393B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020033280A (ja) * | 2018-08-28 | 2020-03-05 | 国立大学法人静岡大学 | メタンを製造する方法、及び製造システム |
JP2021109854A (ja) * | 2020-01-14 | 2021-08-02 | 株式会社豊田中央研究所 | 炭化水素製造装置、および、炭化水素化合物の製造方法 |
JP2022022908A (ja) * | 2020-07-10 | 2022-02-07 | 株式会社豊田中央研究所 | 二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法 |
KR20220102273A (ko) * | 2021-01-13 | 2022-07-20 | 고등기술연구원연구조합 | 메탄 생산 시스템 |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03249945A (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-07 | Koji Hashimoto | 二酸化炭素変換用アモルファス合金触媒 |
JPH04202289A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-23 | Nkk Corp | 高カロリーガスの製造方法 |
JPH07313841A (ja) * | 1994-05-24 | 1995-12-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 酸素含有不純物を含む排ガスの処理方法及び装置 |
JP2003071298A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 複合材料及びその製造方法、触媒及びその製造方法、NOx吸蔵方法及びNOx吸蔵還元方法 |
JP2013136538A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Hitachi Zosen Corp | メタネーション反応装置 |
CN103752315A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-30 | 易高环保能源研究院有限公司 | 一种金属相载体负载型催化剂及其制备方法和用途 |
JP2016108256A (ja) * | 2014-12-03 | 2016-06-20 | 三菱化学株式会社 | メタン及び水素の併産方法 |
JP2017132733A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 株式会社東芝 | メタンの製造方法 |
JP2018008913A (ja) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | 富士通株式会社 | モニタ方法、モニタ装置、及びモニタプログラム、並びに発電システム |
JP2019108290A (ja) * | 2017-12-18 | 2019-07-04 | 株式会社豊田中央研究所 | メタンの製造装置及びそれを用いたメタンの製造方法 |
JP2019108302A (ja) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 株式会社豊田中央研究所 | メタン製造装置、メタン製造装置の制御方法、および、メタン製造方法 |
JP2019142806A (ja) * | 2018-02-20 | 2019-08-29 | 株式会社豊田中央研究所 | メタン製造装置、および、メタン製造方法 |
-
2018
- 2018-06-08 JP JP2018110096A patent/JP6881393B2/ja active Active
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03249945A (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-07 | Koji Hashimoto | 二酸化炭素変換用アモルファス合金触媒 |
JPH04202289A (ja) * | 1990-11-29 | 1992-07-23 | Nkk Corp | 高カロリーガスの製造方法 |
JPH07313841A (ja) * | 1994-05-24 | 1995-12-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 酸素含有不純物を含む排ガスの処理方法及び装置 |
JP2003071298A (ja) * | 2001-09-05 | 2003-03-11 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 複合材料及びその製造方法、触媒及びその製造方法、NOx吸蔵方法及びNOx吸蔵還元方法 |
JP2013136538A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Hitachi Zosen Corp | メタネーション反応装置 |
CN103752315A (zh) * | 2014-01-15 | 2014-04-30 | 易高环保能源研究院有限公司 | 一种金属相载体负载型催化剂及其制备方法和用途 |
JP2016108256A (ja) * | 2014-12-03 | 2016-06-20 | 三菱化学株式会社 | メタン及び水素の併産方法 |
JP2017132733A (ja) * | 2016-01-29 | 2017-08-03 | 株式会社東芝 | メタンの製造方法 |
JP2018008913A (ja) * | 2016-07-15 | 2018-01-18 | 富士通株式会社 | モニタ方法、モニタ装置、及びモニタプログラム、並びに発電システム |
JP2019108290A (ja) * | 2017-12-18 | 2019-07-04 | 株式会社豊田中央研究所 | メタンの製造装置及びそれを用いたメタンの製造方法 |
JP2019108302A (ja) * | 2017-12-19 | 2019-07-04 | 株式会社豊田中央研究所 | メタン製造装置、メタン製造装置の制御方法、および、メタン製造方法 |
JP2019142806A (ja) * | 2018-02-20 | 2019-08-29 | 株式会社豊田中央研究所 | メタン製造装置、および、メタン製造方法 |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020033280A (ja) * | 2018-08-28 | 2020-03-05 | 国立大学法人静岡大学 | メタンを製造する方法、及び製造システム |
JP7226729B2 (ja) | 2018-08-28 | 2023-02-21 | 国立大学法人静岡大学 | メタンを製造する方法、及び製造システム |
JP2021109854A (ja) * | 2020-01-14 | 2021-08-02 | 株式会社豊田中央研究所 | 炭化水素製造装置、および、炭化水素化合物の製造方法 |
JP7324150B2 (ja) | 2020-01-14 | 2023-08-09 | 株式会社豊田中央研究所 | 炭化水素製造装置、および、炭化水素化合物の製造方法 |
JP2022022908A (ja) * | 2020-07-10 | 2022-02-07 | 株式会社豊田中央研究所 | 二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法 |
JP7338577B2 (ja) | 2020-07-10 | 2023-09-05 | 株式会社豊田中央研究所 | 二酸化炭素回収装置及び二酸化炭素回収方法 |
KR20220102273A (ko) * | 2021-01-13 | 2022-07-20 | 고등기술연구원연구조합 | 메탄 생산 시스템 |
WO2022154651A1 (ko) * | 2021-01-13 | 2022-07-21 | 고등기술연구원연구조합 | 메탄 생산 시스템 |
KR102462390B1 (ko) * | 2021-01-13 | 2022-11-01 | 고등기술연구원연구조합 | 메탄 생산 시스템 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6881393B2 (ja) | 2021-06-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6881393B2 (ja) | メタン製造装置、メタン製造装置の制御方法、および、メタン製造方法 | |
JP7031281B2 (ja) | メタン製造装置、メタン製造装置の制御方法、および、メタン製造方法 | |
US6667022B2 (en) | Process for separating synthesis gas into fuel cell quality hydrogen and sequestration ready carbon dioxide | |
JP2020531388A (ja) | 自己熱アンモニア分解方法 | |
WO2016091636A1 (en) | A process for the preparation of ultra-high purity carbon monoxide | |
CN101045527A (zh) | 用于生产氢的复合金属氧化物的再生 | |
JP4557849B2 (ja) | エタノールからの水素製造方法 | |
JP4334577B2 (ja) | 吸収材の再生方法 | |
KR20180053795A (ko) | 일산화탄소 제거부를 포함한 수소제조 반응기 | |
JP2003267725A (ja) | アンモニアの製造方法及びその装置並びにこれにより製造したアンモニアを用いる排煙脱硝方法 | |
US20120319051A1 (en) | Method for producing synthesis gases | |
JP2019055892A (ja) | 水素製造装置 | |
AU2012244041B2 (en) | Non-CO2 emitting manufacturing method for synthesis gas | |
RU2417158C2 (ru) | Способ получения синтез-газа | |
CN105829240A (zh) | 生产氨合成气的方法 | |
JP2019055893A (ja) | 水素製造装置 | |
JP2006282452A (ja) | 水素燃料供給システム | |
CA2869384C (en) | Co shift conversion device and shift conversion method | |
JP7147482B2 (ja) | メタン製造装置、メタン製造装置の制御方法、および、メタン製造方法 | |
JP2007320779A (ja) | アンモニア合成用素ガスの製造方法および製造装置 | |
JP7525122B2 (ja) | 希ガスを循環案内して水素循環エンジンにプロセス統合的に酸素を供給する方法 | |
WO2022201828A1 (ja) | 浸炭用ガス供給システム及び浸炭システム | |
JP2005174783A (ja) | 固体高分子型燃料電池発電システム | |
JP2003054908A (ja) | 水素生成貯蔵方法及び燃料電池用燃料制御装置 | |
JP2008024566A (ja) | 水素製造方法及び水素製造装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190925 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200814 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200915 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20201102 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210406 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210419 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6881393 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |