二段メタン化反応器の熱的自立化によるCO₂メタン化プロセスの高効率化—実現手法の提案とその有効性の評価—

• 佐山 勝悟

  （株）豊田中央研究所

• 山本 征治

  （株）豊田中央研究所

書誌事項

タイトル別名

• Energy Efficiency Improvement of CO₂ Methanation Process by using a Thermally Self-Sustained Two-Stage Reactor: Preliminary Evaluation of a Reactor Concept
• 二段メタン化反応器の熱的自立化によるCO₂メタン化プロセスの高効率化 : 実現手法の提案とその有効性の評価
• ニダン メタンカ ハンノウキ ノ ネツテキ ジリツカ ニ ヨル CO ₂ メタンカ プロセス ノ コウコウリツカ : ジツゲン シュホウ ノ テイアン ト ソノ ユウコウセイ ノ ヒョウカ

抄録

CO₂とH₂からCH₄を合成する二段メタン化反応器で，自己の発熱のみで両段の反応を維持しながら低反応圧で高転化率（≥99%）と高熱回収率（プロセス内余剰熱の回収割合）を実現するための手法を提案し，その有効性を実験的に検証した．CO₂は全量を一段目から供給するが，H₂は一部を二段目から供給する（H₂分割供給）．また，一段目の反応熱により昇温した熱媒体を二段目へ直接供給する（熱媒体の直接供給）．このとき，二段目へ供給する熱媒体は一段目へ供給したものの一部とし，一段目に対して二段目での熱媒体流量を小さくする（反応器間での熱媒体流路分岐）．200 kPa·G反応圧での試験の結果，H₂を分割供給することで両段の反応を自己の発熱のみで維持できること，熱媒体の直接供給を同時に行うことで高転化率を実現できること，さらに反応器間での熱媒体流路分岐を行うことで高転化率を維持したまま熱回収率を向上できることを確認できた．また，各段の転化率および熱回収率が本二段反応器の操作パラメータ（H₂分割比及び各段の熱媒体流量）に応じてどのように推移するかを定量化した．その結果，高転化率と高熱回収率を両立するためには二段目入口の熱媒体が低温となる条件で高転化率を実現させる必要があることがわかった．

収録刊行物

• 化学工学論文集

  化学工学論文集 46 (3), 63-70, 2020-05-20

  公益社団法人 化学工学会

キーワード

• CO₂メタネーション
• 二段反応器
• 熱自立
• カーボン循環メタン化システム

詳細情報

• CRID: 1390003825181788928
• NII論文ID: 130007844596
• NII書誌ID: AN00037234
• DOI: 10.1252/kakoronbunshu.46.63
• ISSN: 13499203
• ISSN: 0386216X
• NDL書誌ID: 030577622
• Web Site: https://ndlsearch.ndl.go.jp/books/R000000004-I030577622
• Web Site: https://www.jstage.jst.go.jp/article/kakoronbunshu/46/3/46_19wh019/_pdf
• 本文言語コード: ja
• データソース種別:
  • JaLC
  • NDL
  • Crossref
  • CiNii Articles
• 抄録ライセンスフラグ: 使用不可