[发明专利]甲烷气产生装置以及甲烷气产生方法

说明书

本发明是一种通过甲烷化反应来产生甲烷气的甲烷气产生装置，且包括：反应部，使含有二氧化碳及氢的反应物发生放热反应，产生含有甲烷气及水蒸气且温度高于反应物的产物；以及热交换器，通过使被输送至反应部的反应物与从所述反应部流出的产物进行热交换，对被输送至所述反应部的反应物进行预热，且对从所述反应部流出的产物进行冷却。

技术领域

本发明涉及一种甲烷气产生装置以及甲烷气产生方法。

背景技术

为了抑制全球变暖，正致力于削减作为温室效应气体的二氧化碳。另外，例如，在专利文献1-2中，公开了与甲烷化反应相关的技术，所述甲烷化反应使二氧化碳与氢反应，产生甲烷气。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第6299347号公报

专利文献2：日本专利特开2017-052669号公报

发明内容

发明所要解决的问题

当产生甲烷气时，可考虑促进甲烷化反应以提高甲烷气的产生效率。为了促进甲烷化反应，理想的是对反应物进行预热。但是，为了对反应物进行预热，当然需要能量，认为反而有温室效应气体的削减效果下降之虞。

另外，甲烷化反应是产生水来作为副产物的反应，因此认为为了有效地利用已产生的甲烷气，理想的是通过冷却等使作为副产物的水分冷凝并将其去除。也就是说，当通过甲烷化反应产生甲烷气时，也需要用于使甲烷气冷却的能量。

即，当通过甲烷化反应来产生甲烷气时，认为理想的是进行反应物的预热及甲烷气的冷却，但因此需要能量，认为有温室效应气体的削减效果下降之虞。另外，还需要用于预热反应物及冷却甲烷气的装置，认为有产生装置整体大型化之虞。

因此，本申请的课题在于提供一种效率良好地产生甲烷气的紧凑的甲烷气产生装置以及甲烷气产生方法。

解决问题的技术手段

为了解决所述课题，本发明使进行甲烷化反应的反应物与通过甲烷化反应而产生的甲烷气进行热交换。

详细而言，本发明是通过甲烷化反应来产生甲烷气的甲烷气产生装置，且包括：反应部，使含有二氧化碳及氢的反应物发生放热反应，产生含有甲烷气及水蒸气且温度高于反应物的产物；以及热交换器，通过使被输送至反应部的反应物与从反应部流出的产物进行热交换，对被输送至反应部的反应物进行预热，且对从反应部流出的产物进行冷却。

若为此种甲烷气产生装置，则甲烷化反应前的反应物被预热。因此，促进甲烷化反应。

另外，当通过产物被冷却，而将产物中所含有的水蒸气冷凝且分离时，产物的饱和蒸气压下降。即，产物的处理变得容易。

另外，有时在产物中含有未反应的反应物。而且，甲烷化反应是可逆反应。也就是说，当产物中含有未反应的反应物时，产物与未反应的反应物处于化学平衡状态的关系。此处，当通过产物被冷却而将水蒸气冷凝，且使冷凝水从产物分离时，所述化学平衡状态发生变化，从未反应的反应物新产生甲烷气及水蒸气。即，若为如上所述的甲烷气产生装置，则所产生的甲烷气的纯度会提高。

另外，通过使反应物与产物进行热交换，实现反应物的预热及甲烷气的冷却。也就是说，未分别单独地进行反应物的预热以及甲烷气的冷却，因此节省反应物的预热以及甲烷气的冷却所需的能量。因此，温室效应气体的削减效果的下降得以抑制，甲烷气的产生效率提高。

另外，与此种甲烷气产生装置不同，当不使反应物与产物进行热交换，而分别单独地进行反应物的预热及产物的冷却时，在反应物量发生了变动的情况下，与反应物量变动前相比，反应物预热后的温度会发生变动。因此，为了抑制反应物预热后的温度变动，需要根据反应物量来对与反应物进行热交换的热媒体的流量进行控制。