甲烷制备系统技术方案

本发明专利技术提供一种甲烷制备系统，其具备：被供给CO和/或CO2，使CO和/或CO2与氢反应，从而生成甲烷与水的反应釜；在所述CO和/或CO2的供给方向上位于所述反应釜的上游侧，使包含CO和/或CO2及水溶性杂质的原料气体与水接触，从而从所述原料气体中去除所述水溶性杂质的洗涤罐；将去除了所述水溶性杂质的原料气体从所述洗涤罐供给至所述反应釜的第一供给管线；及将所述反应釜中生成的水从所述反应釜供给至所述洗涤罐以使所述水在所述洗涤罐中与所述原料气体接触的第二供给管线。原料气体接触的第二供给管线。原料气体接触的第二供给管线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】甲烷制备系统


[0001]本专利技术涉及一种甲烷制备系统。

技术介绍

[0002]已知有一种使二氧化碳与氢反应从而制备甲烷的甲烷制备装置。
[0003]例如，提出了一种甲烷合成装置，其具备：使二氧化碳与氢反应，从而生成一氧化碳与水的第一反应器；分离一氧化碳与水的第一冷凝器；从第一冷凝器中引入一氧化碳并使一氧化碳与氢反应，从而生成甲烷与水的第二反应器；分离甲烷与水的第二冷凝器(例如，参考专利文献1)。
[0004]并且，在这种甲烷合成装置中的第一反应器中，二氧化碳及氢在460℃～550℃、3.0MPa的条件下，如下述式(1)所示地进行反应，生成一氧化碳及水。CO2+H2→
CO+H2O
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(1)并且，将包含一氧化碳及水作为主要成分，并包含氢作为未反应残留成分的气体从第一反应器供给至第一冷凝器，从而从气体中分离并去除水。
[0005]接着，将已分离出水的气体从第一冷凝器供给至第二反应器，在第二反应器中，一氧化碳及氢在250℃～450℃、3.0MPa的条件下，如下述式(2)所示地进行反应，生成甲烷及水。CO+3H2→
CH4+H2O
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(2)并且，将包含甲烷及水的气体从第二反应器供给至第二冷凝器，从而从气体中分离并去除水。现有技术文献专利文献
[0006]专利文献1：日本特开2012
‑
140382号公报

技术实现思路

本专利技术要解决的技术问题
[0007]然而，在专利文献1中记载的甲烷合成装置中，第二反应器中生成的甲烷溶解在经第二冷凝器分离的水中。由于甲烷具有可燃性，因此若从甲烷合成装置中排出经第二冷凝器分离的水，则被排出的水的安全性可能会降低。此外，若甲烷从溶解有甲烷的水中排放至大气，则会成为环境负担的原因。
[0008]本专利技术提供一种能够在有效地利用由反应生成的水的同时，谋求提高生成的水的安全性，且能够减少环境负担的甲烷制备系统。解决技术问题的技术手段
[0009]本专利技术[1]包含甲烷制备系统，其具备：被供给CO和/或CO2，使CO和/或CO2与氢反应，从而生成甲烷与水的反应釜；在所述CO和/或CO2的供给方向上位于所述反应釜的上游侧，使包含CO和/或CO2及水溶性杂质的原料气体与水接触，从而从所述原料气体中去除所
述水溶性杂质的洗涤罐；将去除了所述水溶性杂质的原料气体从所述洗涤罐供给至所述反应釜的第一供给管线；及将所述反应釜中生成的水从所述反应釜供给至所述洗涤罐以使所述水在所述洗涤罐中与所述原料气体接触的第二供给管线。
[0010]根据这样的构成，第二供给管线将反应釜中生成的水(以下，记作生成水)由反应釜供给至洗涤罐，在洗涤罐中，使包含CO和/或CO2及水溶性杂质的原料气体与生成水接触。
[0011]此时，原料气体所含有的水溶性杂质溶解于生成水中，且同时溶解于生成水的甲烷被CO和/或CO2置换。因此，能够将生成水有效地用于原料气体所含有的水溶性杂质的去除，且同时能够减少溶解于生成水的甲烷。
[0012]其结果，能够谋求提高生成水的安全性，且能够减少环境负担。
[0013]本专利技术[2]包含上述[1]所述的甲烷制备系统，其中，所述反应釜、所述第一供给管线、所述洗涤罐及所述第二供给管线构成密闭管线。
[0014]根据这样的构成，由于反应釜、第一供给管线、洗涤罐及第二供给管线构成密闭管线，因此能够抑制甲烷从甲烷制备系统中排出。因此，能够确实地谋求减少环境负担。
[0015]本专利技术[3]包含上述[2]所述的甲烷制备系统，其进一步具备：连接所述洗涤罐与所述第二供给管线，使储存在所述洗涤罐中的水循环的循环管线；及设置在所述循环管线与所述第二供给管线的连接部分，因来自所述洗涤罐的水的通过而产生负压，由此抽吸来自所述反应釜的水的抽吸部。
[0016]根据这样的构成，由于循环管线使储存在洗涤罐中的生成水循环，因此能够确实地将溶解于生成水的甲烷置换为CO和/或CO2。因此，能够确实地谋求提高生成水的安全性，且同时能够更确实地谋求减少环境负担。
[0017]此外，设置在循环管线与第二供给管线的连接部分的抽吸部因在洗涤罐中循环的生成水的通过而产生负压，由此抽吸来自反应釜的生成水。因此，该甲烷制备系统的构成简单，同时能够使生成水循环，且能够将来自反应釜的生成水稳定地供给至洗涤罐。
[0018]本专利技术[4]包含上述[1]～[3]中任一项所述的甲烷制备系统，其中，所述第二供给管线具备喷嘴，该喷嘴位于所述洗涤罐内，且喷射由所述反应釜供给的水。
[0019]根据这样的构成，喷嘴在洗涤罐内喷射由反应釜供给的生成水。因此，在洗涤罐中，能够使包含CO和/或CO2及水溶性杂质的原料气体与生成水有效地接触。其结果，能够有效地从原料气体中去除水溶性杂质，且同时能够确实地减少溶解于生成水的甲烷。专利技术效果
[0020]本专利技术的甲烷制备系统能够在有效地利用由反应生成的水的同时，谋求提高从甲烷制备系统中排出的水的安全性，且能够减少环境负担。
附图说明
[0021]图1为本专利技术的甲烷制备系统的第一实施方式的结构示意图。图2为本专利技术的甲烷制备系统的第二实施方式的结构示意图。
具体实施方式
[0022]＜第一实施方式＞1.甲烷制备系统
参考图1，对作为本专利技术的甲烷制备系统的第一实施方式的甲烷制备系统1进行说明。甲烷制备系统1为使CO和/或CO2与氢反应从而制备甲烷的甲烷制造设备。
[0023]甲烷制备系统1具备：反应单元2、洗涤单元3、第一供给单元4、第二供给单元5、第一热交换器7、第二热交换器8及循环单元9。
[0024]反应单元2使CO和/或CO2与氢反应，从而生成甲烷及水。反应单元2具备反应釜20、夹套21及甲烷化反应用催化剂22。
[0025]反应釜20被供给CO和/或CO2，使CO和/或CO2与氢反应，从而生成甲烷与水。另外，以下，将反应釜20中生成的水记作生成水。反应釜20例如由耐热耐压容器构成。夹套21可对反应釜20内进行加热。
[0026]甲烷化反应用催化剂22配置在反应釜20内。甲烷化反应用催化剂22促进CO和/或CO2与氢的甲烷化反应。甲烷化反应用催化剂22例如具备稳定化二氧化锆载体与担载于稳定化二氧化锆载体的Ni。稳定化二氧化锆载体固溶有稳定化元素，具有四方晶系和/或立方晶系的晶体结构。作为稳定化元素，例如可列举出Ca、Mn、Fe、Co等，可优选列举出Mn、Fe、Co，可进一步优选列举出Mn。Ni优选担载于稳定化二氧化锆载体，且同时固溶于稳定化二氧化锆载体。
[0027]洗涤单元3利用由反应釜20供给的生成水洗涤包含CO和/或CO2及水溶性杂质的原料气体，从而从原料气体中去除水溶性杂质。洗涤单元3在CO和/或CO2的供给方向(以下，记作CO/CO2供给方向)上，位于反应单元2的上游侧。洗涤单元3具备洗涤罐30、原料气体供给管线31、排水管线34、电磁阀33及液位计32。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种甲烷制备系统，其特征在于，其具备：被供给CO和/或CO2，使CO和/或CO2与氢反应，从而生成甲烷与水的反应釜；在所述CO和/或CO2的供给方向上位于所述反应釜的上游侧，使包含CO和/或CO2及水溶性杂质的原料气体与水接触，从而从所述原料气体中去除所述水溶性杂质的洗涤罐；将去除了所述水溶性杂质的原料气体从所述洗涤罐供给至所述反应釜的第一供给管线；及将所述反应釜中生成的水从所述反应釜供给至所述洗涤罐以使所述水在所述洗涤罐中与所述原料气体接触的第二供给管线。2.根据权利要求1所述的甲烷制...

【专利技术属性】
技术研发人员：四宫博之，高野裕之，泉屋宏一，八卷昌宏，
申请(专利权)人：日立造船株式会社，
类型：发明
国别省市：