特開2024-121857二酸化炭素回収利用製品の製造方法、及び、二酸化炭素回収利用製品の製造システム
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024121857
(43)【公開日】2024-09-09
(54)【発明の名称】二酸化炭素回収利用製品の製造方法、及び、二酸化炭素回収利用製品の製造システム
(51)【国際特許分類】
C07C 1/12 20060101AFI20240902BHJP
C07C 9/04 20060101ALI20240902BHJP
【ＦＩ】
C07C1/12
C07C9/04
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023029061
(22)【出願日】2023-02-28
(71)【出願人】
【識別番号】000217686
【氏名又は名称】電源開発株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山下 洋
(72)【発明者】
【氏名】中西 賢
【テーマコード（参考）】
4H006
【Ｆターム（参考）】
4H006AA02
4H006AC29
4H006BD84
4H006BE20
4H006BE41
(57)【要約】
【課題】カーボンニュートラルな二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能な二酸化炭素回収利用製品の製造方法及び製造システムを提供する。
【解決手段】石炭ＳにバイオマスＢを混合してガス化用石炭原料ＣＢとする混合工程と、ガス化用石炭原料ＣＢをガス化して原料ガスＧ１とするガス化工程と、原料ガスＧ１を水素Ｇ２及び二酸化炭素Ｇ３を含むガスに改質するシフト反応工程と、改質後の原料ガスＧ１から二酸化炭素Ｇ３を部分回収してメタン原料ガスＧ４を生成する二酸化炭素分離工程と、メタン原料ガスＧ４を製品化する製品化工程とを備え、二酸化炭素分離工程はメタン原料ガスＧ４の（水素）／（二酸化炭素）当量比が所定範囲となるように二酸化炭素Ｇ３の回収量を調整し、混合工程は二酸化炭素分離工程で生成されるメタン原料ガスＧ４中の炭素がバイオマスＢ由来となるように石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を決定する。
【選択図】図１
【解決手段】石炭ＳにバイオマスＢを混合してガス化用石炭原料ＣＢとする混合工程と、ガス化用石炭原料ＣＢをガス化して原料ガスＧ１とするガス化工程と、原料ガスＧ１を水素Ｇ２及び二酸化炭素Ｇ３を含むガスに改質するシフト反応工程と、改質後の原料ガスＧ１から二酸化炭素Ｇ３を部分回収してメタン原料ガスＧ４を生成する二酸化炭素分離工程と、メタン原料ガスＧ４を製品化する製品化工程とを備え、二酸化炭素分離工程はメタン原料ガスＧ４の（水素）／（二酸化炭素）当量比が所定範囲となるように二酸化炭素Ｇ３の回収量を調整し、混合工程は二酸化炭素分離工程で生成されるメタン原料ガスＧ４中の炭素がバイオマスＢ由来となるように石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を決定する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
石炭のガス化過程で生成するガスを原料として二酸化炭素回収利用製品を製造する方法であって、
前記石炭にバイオマスを混合することでガス化用石炭原料を調整する混合工程と、
前記ガス化用石炭原料をガス化して原料ガスを生成するガス化工程と、
前記ガス化工程で生成された前記原料ガスをシフト反応させることで、前記原料ガスを水素及び二酸化炭素を含むガスに改質するシフト反応工程と、
前記シフト反応工程で改質された前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収して製品原料ガスを生成する二酸化炭素分離工程と、
前記二酸化炭素が分離された前記製品原料ガスを製品化する製品化工程と、を備え、
前記二酸化炭素分離工程は、前記製品原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝２．７０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合工程は、前記二酸化炭素分離工程で生成される前記製品原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定すること、を特徴とする二酸化炭素回収利用製品の製造方法。
前記石炭にバイオマスを混合することでガス化用石炭原料を調整する混合工程と、
前記ガス化用石炭原料をガス化して原料ガスを生成するガス化工程と、
前記ガス化工程で生成された前記原料ガスをシフト反応させることで、前記原料ガスを水素及び二酸化炭素を含むガスに改質するシフト反応工程と、
前記シフト反応工程で改質された前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収して製品原料ガスを生成する二酸化炭素分離工程と、
前記二酸化炭素が分離された前記製品原料ガスを製品化する製品化工程と、を備え、
前記二酸化炭素分離工程は、前記製品原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝２．７０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合工程は、前記二酸化炭素分離工程で生成される前記製品原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定すること、を特徴とする二酸化炭素回収利用製品の製造方法。
【請求項2】
前記二酸化炭素分離工程は、前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収することで、前記製品原料ガスとしてメタン原料ガスを生成し、
さらに、前記二酸化炭素分離工程は、前記メタン原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合工程は、前記二酸化炭素分離工程で生成される前記メタン原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定し、
前記製品化工程は、メタネーション反応により、前記二酸化炭素回収利用製品としてメタンを製造すること、を特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収利用製品の製造方法。
さらに、前記二酸化炭素分離工程は、前記メタン原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合工程は、前記二酸化炭素分離工程で生成される前記メタン原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定し、
前記製品化工程は、メタネーション反応により、前記二酸化炭素回収利用製品としてメタンを製造すること、を特徴とする請求項１に記載の二酸化炭素回収利用製品の製造方法。
【請求項3】
石炭のガス化過程で生成するガスを原料として二酸化炭素回収利用製品を製造する製造システムであって、
前記石炭にバイオマスを混合することでガス化用石炭原料を調整する混合装置と、
前記ガス化用石炭原料をガス化して原料ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉で生成された前記原料ガスをシフト反応させることで、前記原料ガスを水素及び二酸化炭素を含むガスに改質するシフト反応器と、
前記シフト反応器で改質された前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収して製品原料ガスを生成する二酸化炭素分離装置と、
前記二酸化炭素が分離された前記製品原料ガスを製品化する製品化装置と、を備え、
前記二酸化炭素分離装置は、前記製品原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝２．７０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合装置は、前記二酸化炭素分離装置で生成される前記製品原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定すること、を特徴とする二酸化炭素回収利用製品の製造システム。
前記石炭にバイオマスを混合することでガス化用石炭原料を調整する混合装置と、
前記ガス化用石炭原料をガス化して原料ガスを生成するガス化炉と、
前記ガス化炉で生成された前記原料ガスをシフト反応させることで、前記原料ガスを水素及び二酸化炭素を含むガスに改質するシフト反応器と、
前記シフト反応器で改質された前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収して製品原料ガスを生成する二酸化炭素分離装置と、
前記二酸化炭素が分離された前記製品原料ガスを製品化する製品化装置と、を備え、
前記二酸化炭素分離装置は、前記製品原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝２．７０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合装置は、前記二酸化炭素分離装置で生成される前記製品原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定すること、を特徴とする二酸化炭素回収利用製品の製造システム。
【請求項4】
前記二酸化炭素分離装置は、前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収することで、前記製品原料ガスとしてメタン原料ガスを生成し、
さらに、前記二酸化炭素分離装置は、前記メタン原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合装置は、前記二酸化炭素分離装置で生成される前記メタン原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定し、
前記製品化装置は、メタネーション反応により、前記二酸化炭素回収利用製品としてメタンを製造すること、を特徴とする請求項３に記載の二酸化炭素回収利用製品の製造システム。
さらに、前記二酸化炭素分離装置は、前記メタン原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合装置は、前記二酸化炭素分離装置で生成される前記メタン原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定し、
前記製品化装置は、メタネーション反応により、前記二酸化炭素回収利用製品としてメタンを製造すること、を特徴とする請求項３に記載の二酸化炭素回収利用製品の製造システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、二酸化炭素回収利用製品の製造方法、及び、二酸化炭素回収利用製品の製造システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、地球温暖化防止の観点から、例えば、石炭ガス化プロセスや、製鉄プロセス、火力発電プラント、各種の化学プラント等からの二酸化炭素（ＣＯ２）排出量を削減するため、二酸化炭素を効率的に回収する技術が注目されており、各種の回収技術が提案されている。
【0003】
また、従来、上記のような各種の排出源から回収された二酸化炭素は、主として、液化して陸地中や海底下に貯留されるケースが多かったが、その貯留地は限定されるという問題があった。このため、近年では、単に二酸化炭素を回収して排出量を削減することのみならず、例えば、大気に排出される前の二酸化炭素を分離回収して有効利用する、所謂「ＣＣＵ（Ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ Ｃａｐｔｕｒｅ ａｎｄ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ：二酸化炭素の分離回収と有効利用）」と呼ばれる技術が注目を集めるようになっている。
【0004】
例えば、特許文献１には、二酸化炭素及び水素を含むガスから触媒を用いて、二酸化炭素の分離回収と有効利用によってメタンを製造する方法において、第一のメタネーション反応工程と、その後のシフト反応工程と、その後の第二のメタネーション反応工程と、を含む方法を採用することが開示されている。特許文献１に開示された技術によれば、二酸化炭素及び水素を含むガスを原料としてメタンを製造するのにあたり、回収メタン中のメタン純度及びメタン収率を高めることができ、さらに、回収メタン中から有毒なＣＯガスを除去することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第６２６３０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
メタネーション反応においては、次式｛ＣＯ２＋４Ｈ２→ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ｝で表されるように、１モルの二酸化炭素と４モルの水素とが反応する。このような反応の場合、二酸化炭素の４倍の水素が必要となるが、この水素の供給がコストアップの大きな要因となっている。
一方、特許文献１に記載されているように、二酸化炭素及び水素を含むガスからメタネーション反応を行うことも可能である。しかしながら、この場合、二酸化炭素が過剰となり、二酸化炭素の回収を再度行う必要が生じる。このため、装置が大型化するとともに、工程が増大することから、生産性やコスト面で不利になるという問題があった。
一方、特許文献１に記載されているように、二酸化炭素及び水素を含むガスからメタネーション反応を行うことも可能である。しかしながら、この場合、二酸化炭素が過剰となり、二酸化炭素の回収を再度行う必要が生じる。このため、装置が大型化するとともに、工程が増大することから、生産性やコスト面で不利になるという問題があった。
【0007】
また、特許文献１に記載の技術では、メタネーション反応において生成されるメタンの炭素が、各種プラントから排出された炭素源ガスに含まれる二酸化炭素由来であるため、カーボンニュートラルの製品とはならず、脱炭素化という環境保護の観点からは好ましくない面もあった。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、工程が増大することなく、カーボンニュートラルな二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能な二酸化炭素回収利用製品の製造方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、簡便な構成によって、カーボンニュートラルな二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能な二酸化炭素回収利用製品の製造システムを提供することを目的とする。
また、本発明は、簡便な構成によって、カーボンニュートラルな二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能な二酸化炭素回収利用製品の製造システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用する。
［１］ 石炭のガス化過程で生成するガスを原料として二酸化炭素回収利用製品を製造する方法であって、前記石炭にバイオマスを混合することでガス化用石炭原料を調整する混合工程と、前記ガス化用石炭原料をガス化して原料ガスを生成するガス化工程と、前記ガス化工程で生成された前記原料ガスをシフト反応させることで、前記原料ガスを水素及び二酸化炭素を含むガスに改質するシフト反応工程と、前記シフト反応工程で改質された前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収して製品原料ガスを生成する二酸化炭素分離工程と、前記二酸化炭素が分離された前記製品原料ガスを製品化する製品化工程と、を備え、前記二酸化炭素分離工程は、前記製品原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝２．７０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合工程は、前記二酸化炭素分離工程で生成される前記製品原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定すること、を特徴とする二酸化炭素回収利用製品の製造方法。
［２］ 前記二酸化炭素分離工程は、前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収することで、前記製品原料ガスとしてメタン原料ガスを生成し、さらに、前記二酸化炭素分離工程は、前記メタン原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合工程は、前記二酸化炭素分離工程で生成される前記メタン原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定し、前記製品化工程は、メタネーション反応により、前記二酸化炭素回収利用製品としてメタンを製造すること、を特徴とする上記［１］に記載の二酸化炭素回収利用製品の製造方法。
［３］ 石炭のガス化過程で生成するガスを原料として二酸化炭素回収利用製品を製造する製造システムであって、前記石炭にバイオマスを混合することでガス化用石炭原料を調整する混合装置と、前記ガス化用石炭原料をガス化して原料ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された前記原料ガスをシフト反応させることで、前記原料ガスを水素及び二酸化炭素を含むガスに改質するシフト反応器と、前記シフト反応器で改質された前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収して製品原料ガスを生成する二酸化炭素分離装置と、前記二酸化炭素が分離された前記製品原料ガスを製品化する製品化装置と、を備え、前記二酸化炭素分離装置は、前記製品原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝２．７０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合装置は、前記二酸化炭素分離装置で生成される前記製品原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定すること、を特徴とする二酸化炭素回収利用製品の製造システム。
［４］ 前記二酸化炭素分離装置は、前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収することで、前記製品原料ガスとしてメタン原料ガスを生成し、さらに、前記二酸化炭素分離装置は、前記メタン原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合装置は、前記二酸化炭素分離装置で生成される前記メタン原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定し、前記製品化装置は、メタネーション反応により、前記二酸化炭素回収利用製品としてメタンを製造すること、を特徴とする上記［３］に記載の二酸化炭素回収利用製品の製造システム。
［１］ 石炭のガス化過程で生成するガスを原料として二酸化炭素回収利用製品を製造する方法であって、前記石炭にバイオマスを混合することでガス化用石炭原料を調整する混合工程と、前記ガス化用石炭原料をガス化して原料ガスを生成するガス化工程と、前記ガス化工程で生成された前記原料ガスをシフト反応させることで、前記原料ガスを水素及び二酸化炭素を含むガスに改質するシフト反応工程と、前記シフト反応工程で改質された前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収して製品原料ガスを生成する二酸化炭素分離工程と、前記二酸化炭素が分離された前記製品原料ガスを製品化する製品化工程と、を備え、前記二酸化炭素分離工程は、前記製品原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝２．７０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合工程は、前記二酸化炭素分離工程で生成される前記製品原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定すること、を特徴とする二酸化炭素回収利用製品の製造方法。
［２］ 前記二酸化炭素分離工程は、前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収することで、前記製品原料ガスとしてメタン原料ガスを生成し、さらに、前記二酸化炭素分離工程は、前記メタン原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合工程は、前記二酸化炭素分離工程で生成される前記メタン原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定し、前記製品化工程は、メタネーション反応により、前記二酸化炭素回収利用製品としてメタンを製造すること、を特徴とする上記［１］に記載の二酸化炭素回収利用製品の製造方法。
［３］ 石炭のガス化過程で生成するガスを原料として二酸化炭素回収利用製品を製造する製造システムであって、前記石炭にバイオマスを混合することでガス化用石炭原料を調整する混合装置と、前記ガス化用石炭原料をガス化して原料ガスを生成するガス化炉と、前記ガス化炉で生成された前記原料ガスをシフト反応させることで、前記原料ガスを水素及び二酸化炭素を含むガスに改質するシフト反応器と、前記シフト反応器で改質された前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収して製品原料ガスを生成する二酸化炭素分離装置と、前記二酸化炭素が分離された前記製品原料ガスを製品化する製品化装置と、を備え、前記二酸化炭素分離装置は、前記製品原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝２．７０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合装置は、前記二酸化炭素分離装置で生成される前記製品原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定すること、を特徴とする二酸化炭素回収利用製品の製造システム。
［４］ 前記二酸化炭素分離装置は、前記原料ガスから前記二酸化炭素を部分回収することで、前記製品原料ガスとしてメタン原料ガスを生成し、さらに、前記二酸化炭素分離装置は、前記メタン原料ガスの組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、前記二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、前記混合装置は、前記二酸化炭素分離装置で生成される前記メタン原料ガス中の炭素が前記バイオマス由来となるように、前記石炭に対する前記バイオマスの混合比を決定し、前記製品化装置は、メタネーション反応により、前記二酸化炭素回収利用製品としてメタンを製造すること、を特徴とする上記［３］に記載の二酸化炭素回収利用製品の製造システム。
【発明の効果】
【0010】
本発明の二酸化炭素回収利用製品の製造方法によれば、二酸化炭素分離工程が、製品原料ガスにおける水素／二酸化炭素の当量比が所定範囲となるように二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、混合工程が、二酸化炭素分離工程で生成される製品原料ガス中の炭素がバイオマス由来となるように、石炭に対するバイオマスの混合比を決定する方法を採用している。
上記のように、バイオマスの混合比を調整し、且つ、二酸化炭素を最適な回収量で分離しながら製品原料ガスを生成させることで、工程が増大することなく、カーボンニュートラルな二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能となる。
上記のように、バイオマスの混合比を調整し、且つ、二酸化炭素を最適な回収量で分離しながら製品原料ガスを生成させることで、工程が増大することなく、カーボンニュートラルな二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能となる。
【0011】
また、本発明の二酸化炭素回収利用製品の製造システムによれば、二酸化炭素分離装置が、製品原料ガスにおける水素／二酸化炭素の当量比が所定範囲となるように二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、混合装置が、二酸化炭素分離装置で生成される製品原料ガス中の炭素がバイオマス由来となるように、石炭に対するバイオマスの混合比を決定する構成を採用している。
上記構成により、バイオマスの混合比を調整し、且つ、二酸化炭素を最適な回収量で分離しながら製品原料ガスを生成させることで、簡便な構成によって、カーボンニュートラルな二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能となる。
上記構成により、バイオマスの混合比を調整し、且つ、二酸化炭素を最適な回収量で分離しながら製品原料ガスを生成させることで、簡便な構成によって、カーボンニュートラルな二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明を適用した一実施形態である二酸化炭素回収利用製品の製造方法について、これに用いる二酸化炭素回収利用製品の製造システムと併せて、図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
【0014】
＜二酸化炭素回収利用製品（ＣＣＵ製品）＞
本発明に係る二酸化炭素回収利用製品の製造方法及び製造システム（以下、単に「製造方法」又は「製造システム」と略称する場合がある）において製造される二酸化炭素回収利用製品は、一般的に、ＣＣＵ（Ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ Ｃａｐｔｕｒｅ ａｎｄ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ：二酸化炭素の分離回収と有効利用）製品と呼ばれるものであり、以下の説明においては、二酸化炭素回収利用製品全般についてＣＣＵ製品と称することがある。
本発明に係る二酸化炭素回収利用製品の製造方法及び製造システム（以下、単に「製造方法」又は「製造システム」と略称する場合がある）において製造される二酸化炭素回収利用製品は、一般的に、ＣＣＵ（Ｃａｒｂｏｎ ｄｉｏｘｉｄｅ Ｃａｐｔｕｒｅ ａｎｄ Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ：二酸化炭素の分離回収と有効利用）製品と呼ばれるものであり、以下の説明においては、二酸化炭素回収利用製品全般についてＣＣＵ製品と称することがある。
【0015】
二酸化炭素の分離回収と有効利用によって得られるＣＣＵ製品としては、一般的に、メタン製品の他、例えば、メタノールや、炭化水素系の合成燃料であるＦＴ（Ｆｉｓｃｈｅｒ－Ｔｒｏｐｓｃｈ ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）油等が挙げられる。上記のＦＴ油とは、フィッシャー・トロプシュ法（ＦＴ法）により、天然ガスや石炭等を原料として、液体炭化水素を合成する方法で得られるものであり、合成石油と呼ばれることもある。
【0016】
本実施形態においては、以下に詳述するように、再生可能エネルギーの一種である、動植物由来の有機物からなるバイオマスを用い、石炭ガス化プロセスから回収した二酸化炭素と混合して各種の処理を実施し、ＣＣＵ製品として、燃料製品として使用可能なメタンを製造する例について説明する。
【0017】
＜二酸化炭素回収利用製品の製造システム＞
先ず、本発明を適用した一実施形態である二酸化炭素回収利用製品の製造システムについて説明する。図１は、本発明を適用した一実施形態である製造システム１の構成を概略で示す全体系統図である。
先ず、本発明を適用した一実施形態である二酸化炭素回収利用製品の製造システムについて説明する。図１は、本発明を適用した一実施形態である製造システム１の構成を概略で示す全体系統図である。
【0018】
図１に示すように、本実施形態の製造システムは、石炭Ｓのガス化過程で生成するガスを原料として二酸化炭素回収利用製品（図１中の符号Ｍを参照）を製造する製造システム１である。
即ち、製造システム１は、石炭ＳにバイオマスＢを混合することでガス化用石炭原料ＣＢを調整する混合装置２と、ガス化用石炭原料ＣＢをガス化して原料ガスＧ１を生成するガス化炉３と、ガス化炉３で生成された原料ガスＧ１をシフト反応させることで、原料ガスＧ１を水素Ｇ２及び二酸化炭素Ｇ３を含むガスに改質するシフト反応器４と、シフト反応器４で改質された原料ガスＧ１から二酸化炭素Ｇ３を部分回収して製品原料ガス（図１中の符号Ｇ４を参照）を生成する二酸化炭素分離装置５と、二酸化炭素Ｇ３が分離された製品原料ガス（同上）を製品化する製品化装置６と、を備え、概略構成される。
即ち、製造システム１は、石炭ＳにバイオマスＢを混合することでガス化用石炭原料ＣＢを調整する混合装置２と、ガス化用石炭原料ＣＢをガス化して原料ガスＧ１を生成するガス化炉３と、ガス化炉３で生成された原料ガスＧ１をシフト反応させることで、原料ガスＧ１を水素Ｇ２及び二酸化炭素Ｇ３を含むガスに改質するシフト反応器４と、シフト反応器４で改質された原料ガスＧ１から二酸化炭素Ｇ３を部分回収して製品原料ガス（図１中の符号Ｇ４を参照）を生成する二酸化炭素分離装置５と、二酸化炭素Ｇ３が分離された製品原料ガス（同上）を製品化する製品化装置６と、を備え、概略構成される。
【0019】
そして、製造システム１は、二酸化炭素分離装置５が、製品原料ガス（同上）の組成が次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝２．７０～４．４０｝で表される範囲となるように、二酸化炭素Ｇ３の回収量を調整し、且つ、混合装置２は、二酸化炭素分離装置５で生成される製品原料ガス中の炭素がバイオマスＢ由来となるように、石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を決定する。
【0020】
本実施形態においては、二酸化炭素分離装置５が、原料ガスＧ１から二酸化炭素Ｇ３を部分回収することで、製品原料ガスとしてメタン原料ガスＧ４を生成させる例を説明する。
また、本実施形態においては、二酸化炭素分離装置５が、メタン原料ガスＧ４の組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、二酸化炭素Ｇ３の回収量を調整し、且つ、混合装置２が、二酸化炭素分離装置５で生成されるメタン原料ガスＧ４中の炭素がバイオマスＢ由来となるように、石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を決定し、製品化装置６が、メタネーション反応により、二酸化炭素回収利用製品としてメタンＭを製造する例を挙げて説明する。
また、本実施形態においては、石炭Ｓのガス化プロセスに適用した場合の製造システム１を例示して説明する。
また、本実施形態においては、二酸化炭素分離装置５が、メタン原料ガスＧ４の組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、二酸化炭素Ｇ３の回収量を調整し、且つ、混合装置２が、二酸化炭素分離装置５で生成されるメタン原料ガスＧ４中の炭素がバイオマスＢ由来となるように、石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を決定し、製品化装置６が、メタネーション反応により、二酸化炭素回収利用製品としてメタンＭを製造する例を挙げて説明する。
また、本実施形態においては、石炭Ｓのガス化プロセスに適用した場合の製造システム１を例示して説明する。
【0021】
混合装置２は、石炭Ｓに対し、バイオマスＢを混合することで、ガス化用石炭原料ＣＢを調整するものである。このような混合装置２としては、特に限定されず、石炭ＳやバイオマスＢのような固体同士を均一に混合することが可能な、従来から当該分野で一般的に用いられている混合手段を何ら制限無く採用することが可能である。
【0022】
本実施形態では、詳細を後述するように、混合装置２が、二酸化炭素分離装置５で生成されるメタン原料ガスＧ４中の炭素がバイオマスＢ由来となるように、石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を決定する構成とされている。
なお、図１においては、詳細を後述するように、混合装置２と、後述のガス化炉３とを一体化した例を示している。
なお、図１においては、詳細を後述するように、混合装置２と、後述のガス化炉３とを一体化した例を示している。
【0023】
ガス化炉３は、上述したように、ガス化用石炭原料ＣＢをガス化して、一酸化炭素（ＣＯ）を主成分とする原料ガスＧ１を生成するものである。
ガス化炉３は、例えば、ガス化用石炭原料ＣＢと酸素とを高温下で反応させることにより、原料ガスＧ１を生成する。このようなガス化炉３としても、従来から当該分野で一般的に用いられているものを何ら制限無く採用することが可能である。
ガス化炉３は、例えば、ガス化用石炭原料ＣＢと酸素とを高温下で反応させることにより、原料ガスＧ１を生成する。このようなガス化炉３としても、従来から当該分野で一般的に用いられているものを何ら制限無く採用することが可能である。
【0024】
ガス化炉３には、ガス化用石炭原料ＣＢを搬送するための、図示略の搬送ガス（キャリアガス）が投入される。このような搬送ガスとしては、特に限定されないが、例えば、窒素やアルゴン等の不活性なガスの他、二酸化炭素を用いることも可能である。
また、ガス化炉３の内部には、図示略のパージガスが投入される。このようなパージガスとしても、特に限定されないが、例えば、搬送ガスと同様、窒素やアルゴン等の不活性なガスの他、二酸化炭素をパージガスに用いることも可能である。
また、ガス化炉３に投入する搬送ガス及びパージガスとしては、同じガスを用いてもよいし、異なるガスを用いても構わない。
また、ガス化炉３の内部には、図示略のパージガスが投入される。このようなパージガスとしても、特に限定されないが、例えば、搬送ガスと同様、窒素やアルゴン等の不活性なガスの他、二酸化炭素をパージガスに用いることも可能である。
また、ガス化炉３に投入する搬送ガス及びパージガスとしては、同じガスを用いてもよいし、異なるガスを用いても構わない。
【0025】
上述したように、図１においては、ガス化炉３を、上記の混合装置２と一体化させた例を示している。これは、本実施形態で例示する製造システム１が、石炭ガス化プロセスから排出される二酸化炭素を回収・利用することでＣＣＵ製品を製造するものであり、これら混合装置２及びガス化炉３の両方が、石炭ガス化プロセス中に組み込まれた構成であることが、実使用上、効率的であるためである。
【0026】
なお、ガス化炉３の下流側には、必要に応じて、例えば、原料ガスＧ１から硫化物を除去するための図示略の脱硫手段等を配置することができる。
【0027】
シフト反応器４は、上述したように、ガス化炉３で生成された原料ガスＧ１をシフト反応させることで、原料ガスＧ１を水素（Ｈ２）Ｇ２及び二酸化炭素（ＣＯ２）Ｇ３を含むガスに改質するものである。
シフト反応器４は、例えば、Ｃｕ－Ｚｎ系等の触媒を充填した条件下において、原料ガスＧ１に水を反応させることで、一酸化炭素（ＣＯ）を主成分とする原料ガスＧ１を、水素Ｇ２及び二酸化炭素Ｇ３を含むガスに改質する。
シフト反応器４におけるシフト反応は、下記式（１）で表される。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ２＋Ｈ２ ・・・（１）
シフト反応器４は、例えば、Ｃｕ－Ｚｎ系等の触媒を充填した条件下において、原料ガスＧ１に水を反応させることで、一酸化炭素（ＣＯ）を主成分とする原料ガスＧ１を、水素Ｇ２及び二酸化炭素Ｇ３を含むガスに改質する。
シフト反応器４におけるシフト反応は、下記式（１）で表される。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ２＋Ｈ２ ・・・（１）
【0028】
二酸化炭素分離装置５は、上述したように、シフト反応器４で改質された原料ガスＧ１（水素Ｇ２＋二酸化炭素Ｇ３）から二酸化炭素Ｇ３を部分回収して、メタン原料ガスＧ４を生成する。
二酸化炭素分離装置５は、例えば、セレクソール法やレクチゾール法等の物理吸収法により、改質後の原料ガスＧ１から二酸化炭素Ｇ３を吸収して部分回収する。あるいは、二酸化炭素分離装置５は、例えば、メチルジエタノールアミンやアンモニア等を用いた化学吸収法により、改質後の原料ガスＧ１から二酸化炭素Ｇ３を吸収して部分回収する。
二酸化炭素分離装置５は、例えば、セレクソール法やレクチゾール法等の物理吸収法により、改質後の原料ガスＧ１から二酸化炭素Ｇ３を吸収して部分回収する。あるいは、二酸化炭素分離装置５は、例えば、メチルジエタノールアミンやアンモニア等を用いた化学吸収法により、改質後の原料ガスＧ１から二酸化炭素Ｇ３を吸収して部分回収する。
【0029】
本実施形態の製造システム１に備えられる二酸化炭素分離装置５は、メタン原料ガスＧ４の組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、二酸化炭素Ｇ３の回収量を調整する。これにより、二酸化炭素分離装置５の後段（下流）側に配置される製品化装置６において、メタネーション（メタン化）反応に必要な水素（Ｈ２）及び二酸化炭素（ＣＯ２）の等量比がバランスするので、未反応の二酸化炭素を含まないＣＣＵ製品（メタンＭ）が得られる。
【0030】
製品化装置６は、上流側に配置された二酸化炭素分離装置５において二酸化炭素Ｇ３が分離されたメタン原料ガスＧ４を製品化し、ＣＣＵ製品とするものである。即ち、製品化装置６は、メタン原料ガスＧ４から、メタネーション反応によってメタンＭを生成させるものである。
製品化装置６におけるメタネーション反応は、下記式（２）で表される。
ＣＯ２＋４Ｈ２→ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ ・・・（２）
製品化装置６におけるメタネーション反応は、下記式（２）で表される。
ＣＯ２＋４Ｈ２→ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ ・・・（２）
【0031】
製品化装置６としては、特に限定されないが、例えば、生体触媒を用いたバイオリアクターや、メタネーション触媒を用いたメタネーション反応装置等が挙げられる。
【0032】
製品化装置６としてバイオリアクターを採用する場合、例えば、メタン原料ガスＧ４を、温度や圧力等が管理された状態で、反応槽の内部に固定された酵素等の生体触媒からなる反応素子と合成・分解・変換・除去することでメタンＭを得ることが可能な構成のものを採用できる。
【0033】
また、製品化装置６としてメタネーション反応装置を採用する場合、メタネーション触媒としては、例えば、担体としてアルミナ等を用いたＲｈ／Ｍｎ系やＲｈ系、Ｎｉ系、Ｐｄ系、Ｐｔ系等の触媒のうち、何れかを用いることができる。
【0034】
なお、製品化装置６の下流側には、必要に応じて、例えば、生成させたメタンＭを冷却するための図示略の冷却手段を配置することができる。
【0035】
本実施形態の製造システム１は、上述したように、二酸化炭素分離装置５が、メタン原料ガスＧ４の組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、二酸化炭素Ｇ３の回収量を調整する機能を有するとともに、混合装置２が、二酸化炭素分離装置５で生成されるメタン原料ガスＧ４中の炭素がバイオマスＢ由来となるように、石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を決定する機能を有した構成とされている。即ち、製造システム１は、上記のような、メタン原料ガスＧ４の組成を最適化する機能と、石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を最適化する機能の両方を備えることで、簡便な構成によって、カーボンニュートラル（ＣＯ２フリー）なＣＣＵ製品であるメタンＭを生産性よく製造することが可能となる。
【0036】
本実施形態の製造システム１によれば、上記のように、石炭由来の炭素ではなく、バイオマスＢ由来の炭素を含むメタン原料ガスＧ４からメタンＭを製造するものであり、脱炭素の付加価値を有するＣＣＵ製品（メタンＭ）が得られるものである。従って、本実施形態の製造システム１は、ＣＣＵ製品を優れた生産性で製造できる産業上のメリットの他、環境保護の観点からも非常に有用なものである。
【0037】
なお、本実施形態の製造システム１によれば、上記のように、二酸化炭素分離装置５における二酸化炭素Ｇ３の回収量を、製品原料ガスＧ４の組成が所定の範囲、即ち、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝２．７０～４．４０｝で表される範囲となるように調整することで、メタンＭのみならず、各種のＣＣＵ製品を製造することが可能となる。例えば、上記のＨ２／ＣＯ２当量比を概ね４．００とした場合には、上記式（２）に示した反応式でＣＣＵ製品であるメタンＭを製造することができる。
【0038】
また、本実施形態の製造システム１によれば、二酸化炭素分離装置５における二酸化炭素Ｇ３の回収量を上記のように調整することで、メタネーション反応において二酸化炭素が過剰となるのを防止できるので、製品化装置６の後に、さらに二酸化炭素分離手段を設置する必要が無い。これにより、装置が大型化したり複雑化したりするのを回避できる。
【0039】
なお、本実施形態において、例えば、上記のＨ２／ＣＯ２当量比を概ね３．００とした場合には、下記式（３）で表される反応式により、ＣＣＵ製品であるメタノール（ＣＨ３ＯＨ）を製造することが可能となる。
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ ・・・（３）
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ ・・・（３）
【0040】
また、例えば、上記のＨ２／ＣＯ２当量比を概ね３．００とした場合には、下記式（４）で表される反応式により、ＣＣＵ製品であるＦＴ油（ＣｎＨ２ｎ＋２）を製造することが可能となる。
ｎＣＯ２＋（３ｎ＋１）Ｈ２→ＣｎＨ２ｎ＋２＋２ｎＨ２Ｏ ・・・（４）
但し、上記式（４）中における「ｎ」は、１以上の整数である。
ｎＣＯ２＋（３ｎ＋１）Ｈ２→ＣｎＨ２ｎ＋２＋２ｎＨ２Ｏ ・・・（４）
但し、上記式（４）中における「ｎ」は、１以上の整数である。
【0041】
本実施形態の製造システム１によれば、上記構成を採用することで、簡便な構成で、カーボンニュートラルなＣＣＵ製品であるメタンＭ等を生産性よく製造することが可能となる。
【0042】
＜二酸化炭素回収利用製品（ＣＣＵ製品）の製造方法＞
以下、本発明を適用した一実施形態である二酸化炭素回収利用製品の製造方法について、上記の製造システムの説明と同様、主に図１を参照しながら説明する。
以下、本発明を適用した一実施形態である二酸化炭素回収利用製品の製造方法について、上記の製造システムの説明と同様、主に図１を参照しながら説明する。
【0043】
本実施形態の製造方法は、例えば、先に詳述した本実施形態の製造システム１を用いて、石炭Ｓのガス化過程で生成するガスを原料として二酸化炭素回収利用製品（ＣＣＵ製品：図１中のメタンＭを参照）を製造する方法である。以下の説明では、既に説明した本実施形態の製造システム１を用いてＣＣＵ製品を製造する例について、上記と同じ符号を付与して説明するとともに、既に説明したシステム上の詳細な説明は省略する場合がある。
【0044】
即ち、本実施形態の製造方法は、石炭ＳにバイオマスＢを混合することでガス化用石炭原料ＣＢを調整する混合工程（１）と、ガス化用石炭原料ＣＢをガス化して原料ガスＧ１を生成するガス化工程（２）と、ガス化工程（２）で生成された原料ガスＧ１をシフト反応させることで、原料ガスＧ１を水素Ｇ２及び二酸化炭素Ｇ３を含むガスに改質するシフト反応工程（３）と、シフト反応工程（３）で改質された原料ガスＧ１から二酸化炭素Ｇ３を部分回収して製品原料ガス（図１中のメタン原料ガスＧ４を参照）を生成する二酸化炭素分離工程（４）と、二酸化炭素Ｇ３が分離された製品原料ガス（同上）を製品化する製品化工程（５）と、を備え、概略構成される。
【0045】
そして、本実施形態の製造方法は、二酸化炭素分離工程（４）が、製品原料ガス（同上）の組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝２．７０～４．４０｝で表される範囲となるように、二酸化炭素Ｇ３の回収量を調整し、且つ、混合工程（１）が、二酸化炭素分離工程（４）で生成される製品原料ガス中の炭素がバイオマス由来となるように、石炭Ｓに対するバイオマスの混合比を決定する。
【0046】
本実施形態の製造方法においては、上述した製造システム１の説明における二酸化炭素分離装置５の場合と同様、二酸化炭素分離工程（４）が、原料ガスＧ１から二酸化炭素Ｇ３を部分回収することで、製品原料ガスとしてメタン原料ガスＧ４を生成させる例を説明する。
同様に、本実施形態においては、二酸化炭素分離工程（４）が、メタン原料ガスＧ４の組成が、次式｛（水素ガス）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、二酸化炭素Ｇ３の回収量を調整し、且つ、混合工程（１）が、二酸化炭素分離工程（４）で生成されるメタン原料ガスＧ４中の炭素がバイオマスＢ由来となるように、石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を決定し、製品化工程（５）が、メタネーション反応により、二酸化炭素回収利用製品としてメタンＭを製造する例を挙げて説明する。
また、本実施形態においては、上位同様、石炭Ｓのガス化プロセスに適用した場合の製造方法を例示して説明する
同様に、本実施形態においては、二酸化炭素分離工程（４）が、メタン原料ガスＧ４の組成が、次式｛（水素ガス）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、二酸化炭素Ｇ３の回収量を調整し、且つ、混合工程（１）が、二酸化炭素分離工程（４）で生成されるメタン原料ガスＧ４中の炭素がバイオマスＢ由来となるように、石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を決定し、製品化工程（５）が、メタネーション反応により、二酸化炭素回収利用製品としてメタンＭを製造する例を挙げて説明する。
また、本実施形態においては、上位同様、石炭Ｓのガス化プロセスに適用した場合の製造方法を例示して説明する
【0047】
混合工程（１）においては、例えば、図１中に示した混合装置２を用いて、石炭Ｓに対し、バイオマスＢを混合することで、ガス化用石炭原料ＣＢを調整する。
本実施形態では、詳細を後述するように、混合工程（１）において、二酸化炭素分離工程（４）で生成されるメタン原料ガスＧ４中の炭素がバイオマスＢ由来となるように、石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を決定する構成とされている。
本実施形態では、詳細を後述するように、混合工程（１）において、二酸化炭素分離工程（４）で生成されるメタン原料ガスＧ４中の炭素がバイオマスＢ由来となるように、石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を決定する構成とされている。
【0048】
ガス化工程（２）においては、例えば、図１中に示したガス化炉３を用いて、ガス化用石炭原料ＣＢをガス化して、一酸化炭素（ＣＯ）を主成分とする原料ガスＧ１を生成する。
ガス化工程（２）は、例えば、ガス化用石炭原料ＣＢと酸素とを高温下で反応させることにより、原料ガスＧ１を生成する。
ガス化工程（２）は、例えば、ガス化用石炭原料ＣＢと酸素とを高温下で反応させることにより、原料ガスＧ１を生成する。
【0049】
上述したように、図１においては、本実施形態の製造方法で用いる製造システム１に備えられる混合装置２とガス化炉３とが一体化された例を示している。即ち、本実施形態における混合工程（１）及びガス化工程（２）は、石炭ガス化プロセス中に組み込まれた構成となる。
【0050】
シフト反応工程（３）は、例えば、図１中に示したシフト反応器４を用いて、ガス化工程（２）で生成された原料ガスＧ１をシフト反応させることで、原料ガスＧ１を水素（Ｈ２）Ｇ２及び二酸化炭素（ＣＯ２）Ｇ３を含むガスに改質する。
シフト反応工程（３）におけるシフト反応は、上記同様、下記式（１）で表される。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ２＋Ｈ２ ・・・（１）
シフト反応工程（３）におけるシフト反応は、上記同様、下記式（１）で表される。
ＣＯ＋Ｈ２Ｏ → ＣＯ２＋Ｈ２ ・・・（１）
【0051】
二酸化炭素分離工程（４）は、例えば、図１中に示した二酸化炭素分離装置５を用いて、シフト反応工程（３）で改質された原料ガスＧ１から二酸化炭素Ｇ３を部分回収してメタン原料ガスＧ４を生成する。
【0052】
本実施形態の二酸化炭素分離工程（４）においては、メタン原料ガスＧ４の組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、二酸化炭素Ｇ３の回収量を調整する。これにより、二酸化炭素分離工程（４）の下流側の製品化工程（５）において、メタネーション（メタン化）反応に必要な水素（Ｈ２）及び二酸化炭素（ＣＯ２）の等量比がバランスするので、未反応の二酸化炭素を含まないＣＣＵ製品（メタンＭ）が得られる。
【0053】
製品化工程（５）は、例えば、図１中に示した製品化装置６を用いて、二酸化炭素Ｇ３が分離されたメタン原料ガスＧ４を製品化し、ＣＣＵ製品とする。即ち、製品化工程（５）は、メタン原料ガスＧ４から、メタネーション反応によってメタンＭを生成させる。
製品化工程（５）におけるメタネーション反応は、下記式（２）で表される。
ＣＯ２＋４Ｈ２→ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ ・・・（２）
製品化工程（５）におけるメタネーション反応は、下記式（２）で表される。
ＣＯ２＋４Ｈ２→ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ ・・・（２）
【0054】
本実施形態の製造方法は、上述した製造システム１の説明と同様、二酸化炭素分離工程（４）において、メタン原料ガスＧ４の組成が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝３．６０～４．４０｝で表される範囲となるように、二酸化炭素Ｇ３の回収量を調整するとともに、混合工程（１）が、二酸化炭素分離工程（４）で生成されるメタン原料ガスＧ４中の炭素がバイオマスＢ由来となるように、石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を決定する方法とされている。即ち、本実施形態の製造方法では、メタン原料ガスＧ４の組成を最適化する機能と、石炭Ｓに対するバイオマスＢの混合比を最適化する機能の両方を備えることで、工程が増大することなく、カーボンニュートラル（ＣＯ２フリー）なＣＣＵ製品であるメタンＭを生産性よく製造することが可能となる。
【0055】
本実施形態の製造方法によれば、上記同様、石炭由来の炭素ではなく、バイオマスＢ由来の炭素を含むメタン原料ガスＧ４からメタンＭを製造するものであり、脱炭素の付加価値を有するメタンＭが得られるものなので、ＣＣＵ製品を優れた生産性で製造できる産業上のメリットの他、環境保護の観点からも非常に有用である。
【0056】
また、本実施形態の製造方法によれば、二酸化炭素分離工程（４）における二酸化炭素Ｇ３の回収量を上記のように調整することで、メタネーション反応において二酸化炭素が過剰となるのを防止できるので、製品化工程（５）の後に、さらに二酸化炭素分離工程を設置する必要が無いので、工程が煩雑になったりするのを回避できる。
【0057】
なお、本実施形態の製造方法においても、上述した製造システム１の説明と同様、二酸化炭素分離工程（４）における二酸化炭素Ｇ３の回収量を、製品原料ガスＧ４の組成、即ち、Ｈ２／ＣＯ２当量比が、次式｛（水素）／（二酸化炭素）当量比＝２．７０～４．４０｝で表される範囲を満たすように調整することで、メタンＭのみならず、各種のＣＣＵ製品を製造することが可能となる。例えば、上記のＨ２／ＣＯ２当量比を概ね４．００とした場合には、上記式（２）に示した反応式でＣＣＵ製品であるメタンＭを製造することができる。
【0058】
また、例えば、上記のＨ２／ＣＯ２当量比を概ね３．００とした場合には、下記式（３）で表される反応式でＣＣＵ製品であるメタノール（ＣＨ３ＯＨ）を製造することが可能となる。
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ ・・・（３）
ＣＯ２＋３Ｈ２→ＣＨ３ＯＨ＋Ｈ２Ｏ ・・・（３）
【0059】
また、例えば、上記のＨ２／ＣＯ２当量比を概ね３．００とした場合には、下記式（４）で表される反応式により、ＣＣＵ製品であるＦＴ油（ＣｎＨ２ｎ＋２）を製造することが可能となる。
ｎＣＯ２＋（３ｎ＋１）Ｈ２→ＣｎＨ２ｎ＋２＋２ｎＨ２Ｏ ・・・（４）
但し、上記式（４）中における「ｎ」は、１以上の整数である。
ｎＣＯ２＋（３ｎ＋１）Ｈ２→ＣｎＨ２ｎ＋２＋２ｎＨ２Ｏ ・・・（４）
但し、上記式（４）中における「ｎ」は、１以上の整数である。
【0060】
本実施形態の製造方法によれば、上記手順及び条件を採用することで、工程が増大することなく、カーボンニュートラルなＣＣＵ製品であるメタンＭ等を生産性よく製造することが可能となる。
【0061】
＜二酸化炭素回収利用製品の製造方法及び製造システムのシミュレーション＞
以下、本発明に係る二酸化炭素回収利用製品の製造方法及び製造システムを用いてＣＣＵ製品を製造する場合のシミュレーション結果について、図２～４を参照しながら説明する。
図２～４は、本実施形態の製造方法（及び製造システム）について、特定の条件によるシミュレーションを行った一例を示す系統図である。
以下、本発明に係る二酸化炭素回収利用製品の製造方法及び製造システムを用いてＣＣＵ製品を製造する場合のシミュレーション結果について、図２～４を参照しながら説明する。
図２～４は、本実施形態の製造方法（及び製造システム）について、特定の条件によるシミュレーションを行った一例を示す系統図である。
【0062】
本シミュレーションにおいては、石炭としてアダロ炭を用い、これと混合するバイオマスとしてブラックペレットを用いて、ＣＣＵ製品としてメタンを製造する場合について、以下に説明するように条件を変更しながら、市販のソフトウェアを用いてシミュレーションを実施した。
なお、以下の説明における「％」は、特に指定のない限り「質量％」を表すものとする。
なお、以下の説明における「％」は、特に指定のない限り「質量％」を表すものとする。
【0063】
また、以下に説明する各シミュレーションにおいては、二酸化炭素分離装置（二酸化炭素分離工程）から排出されるメタン原料ガス中の炭素がバイオマス由来となるように、石炭とバイオマスとの混合比を調整した。
また、上記の二酸化炭素分離装置（二酸化炭素分離工程）においては、メタン原料ガスの組成が、Ｈ２／ＣＯ２当量比で４．００となるように、二酸化炭素を部分回収した。
さらに、以下の各シミュレーションにおいては、二酸化炭素分離装置（二酸化炭素分離工程）から排出されるメタン原料ガスの組成を基に、製品化装置（製品化工程）から排出されるガスの組成を算出した。
また、上記の二酸化炭素分離装置（二酸化炭素分離工程）においては、メタン原料ガスの組成が、Ｈ２／ＣＯ２当量比で４．００となるように、二酸化炭素を部分回収した。
さらに、以下の各シミュレーションにおいては、二酸化炭素分離装置（二酸化炭素分離工程）から排出されるメタン原料ガスの組成を基に、製品化装置（製品化工程）から排出されるガスの組成を算出した。
【0064】
［シミュレーション（１）］
シミュレーション（１）においては、図２の系統図に示す製造システムにより、以下に説明する各条件でメタンを製造するシミュレーションを実施した。本シミュレーションでは、石炭の投入量を、投入炭素（Ｃ）換算で２１（ｔ／ｈ）とし、これと混合するバイオマスの投入量を、投入炭素換算で１１（ｔ／ｈ）とすることで、これらの混合比を｛石炭：バイオマス＝６９：３１｝とした。
また、本シミュレーションでは、石炭とバイオマスとが混合された原料ガスの搬送ガスとして窒素を用いるとともに、ガス化炉内のパージガスとしても窒素を用いた。
シミュレーション（１）においては、図２の系統図に示す製造システムにより、以下に説明する各条件でメタンを製造するシミュレーションを実施した。本シミュレーションでは、石炭の投入量を、投入炭素（Ｃ）換算で２１（ｔ／ｈ）とし、これと混合するバイオマスの投入量を、投入炭素換算で１１（ｔ／ｈ）とすることで、これらの混合比を｛石炭：バイオマス＝６９：３１｝とした。
また、本シミュレーションでは、石炭とバイオマスとが混合された原料ガスの搬送ガスとして窒素を用いるとともに、ガス化炉内のパージガスとしても窒素を用いた。
【0065】
この結果、製品化装置（製品化工程）であるバイオリアクターから排出されるメタネーション反応後の合流ガスは、排出炭素換算で１１（ｔ／ｈ）であり、また、Ｈ２／ＣＯ２当量比は４．０であった。
また、バイオリアクターから排出されるガスのうち、メタンの量は、排出ガス全量に対して５６％で、二酸化炭素が０．１％であり、その他、窒素が４１％、一酸化炭素が２．２％であった。
また、バイオリアクターから排出されるガスのうち、メタンの量は、排出ガス全量に対して５６％で、二酸化炭素が０．１％であり、その他、窒素が４１％、一酸化炭素が２．２％であった。
【0066】
［シミュレーション（２）］
シミュレーション（２）においては、図３の系統図に示す製造システムにより、以下に説明する各条件でメタンを製造するシミュレーションを実施した。本シミュレーションでは、石炭の投入量を、投入炭素換算で２０（ｔ／ｈ）とし、これと混合するバイオマスの投入量を、投入炭素換算で１０（ｔ／ｈ）とすることで、これらの混合比を｛石炭：バイオマス＝７０：３０｝とした。
また、本シミュレーションでは、石炭とバイオマスとが混合された原料ガスの搬送ガスとして二酸化炭素（ＣＯ２）を用いるとともに、ガス化炉内のパージガスとして窒素を用いた。この際の、搬送ガスに用いる二酸化炭素の投入量は、投入炭素換算で５．７（ｔ／ｈ）とした。
シミュレーション（２）においては、図３の系統図に示す製造システムにより、以下に説明する各条件でメタンを製造するシミュレーションを実施した。本シミュレーションでは、石炭の投入量を、投入炭素換算で２０（ｔ／ｈ）とし、これと混合するバイオマスの投入量を、投入炭素換算で１０（ｔ／ｈ）とすることで、これらの混合比を｛石炭：バイオマス＝７０：３０｝とした。
また、本シミュレーションでは、石炭とバイオマスとが混合された原料ガスの搬送ガスとして二酸化炭素（ＣＯ２）を用いるとともに、ガス化炉内のパージガスとして窒素を用いた。この際の、搬送ガスに用いる二酸化炭素の投入量は、投入炭素換算で５．７（ｔ／ｈ）とした。
【0067】
この結果、製品化装置（製品化工程）であるバイオリアクターから排出されるメタネーション反応後の合流ガスは、排出炭素換算で１０（ｔ／ｈ）であり、また、Ｈ２／ＣＯ２当量比は４．０であった。
また、バイオリアクターから排出されるガスのうち、メタンの量は、排出ガス全量に対して７９％で、二酸化炭素が０．２％であり、その他、窒素が１７％、一酸化炭素が３．５％であった。
また、バイオリアクターから排出されるガスのうち、メタンの量は、排出ガス全量に対して７９％で、二酸化炭素が０．２％であり、その他、窒素が１７％、一酸化炭素が３．５％であった。
【0068】
［シミュレーション（３）］
シミュレーション（３）においては、図４の系統図に示す製造システムにより、以下に説明する各条件でメタンを製造するシミュレーションを実施した。本シミュレーションでは、石炭の投入量を、投入炭素換算で２１（ｔ／ｈ）とし、これと混合するバイオマスの投入量を、投入炭素換算で１０（ｔ／ｈ）とすることで、これらの混合比を｛石炭：バイオマス＝７０：３０｝とした。
また、本シミュレーションでは、石炭とバイオマスとが混合された原料ガスの搬送ガスとして二酸化炭素（ＣＯ２）を用いるとともに、ガス化炉内のパージガスとしても二酸化炭素を用いた。この際の、搬送ガス及びパージガスに用いる二酸化炭素の投入量は、投入炭素換算で７．４（ｔ／ｈ）とした。
シミュレーション（３）においては、図４の系統図に示す製造システムにより、以下に説明する各条件でメタンを製造するシミュレーションを実施した。本シミュレーションでは、石炭の投入量を、投入炭素換算で２１（ｔ／ｈ）とし、これと混合するバイオマスの投入量を、投入炭素換算で１０（ｔ／ｈ）とすることで、これらの混合比を｛石炭：バイオマス＝７０：３０｝とした。
また、本シミュレーションでは、石炭とバイオマスとが混合された原料ガスの搬送ガスとして二酸化炭素（ＣＯ２）を用いるとともに、ガス化炉内のパージガスとしても二酸化炭素を用いた。この際の、搬送ガス及びパージガスに用いる二酸化炭素の投入量は、投入炭素換算で７．４（ｔ／ｈ）とした。
【0069】
この結果、製品化装置（製品化工程）であるバイオリアクターから排出されるメタネーション反応後の合流ガスは、排出炭素換算で１０（ｔ／ｈ）であり、また、Ｈ２／ＣＯ２当量比は４．０であった。
また、バイオリアクターから排出されるガスのうち、メタンの量は、排出ガス全量に対して９０％で、二酸化炭素が０．２％であり、その他、窒素が４．９％、一酸化炭素が４．２％であった。
また、バイオリアクターから排出されるガスのうち、メタンの量は、排出ガス全量に対して９０％で、二酸化炭素が０．２％であり、その他、窒素が４．９％、一酸化炭素が４．２％であった。
【0070】
［シミュレーションによる評価］
上記のシミュレーション結果より、本発明に係る製造システムを用い、本発明に係る製造方法でメタンを製造することで、二酸化炭素の残存量が極めて少ないカーボンニュートラルなＣＣＵ製品であるメタンを製造できることが確認できた。より具体的には、石炭とバイオマスとの混合比を、概ね｛石炭：バイオマス＝７：３｝程度に調整することにより、バイオマス由来であるカーボンニュートラルなメタンが得られることが確認できた。
なお、上記の効果は、搬送ガスやパージガスの種類等に左右されることなく、十分に得られることが確認できた。
上記のシミュレーション結果より、本発明に係る製造システムを用い、本発明に係る製造方法でメタンを製造することで、二酸化炭素の残存量が極めて少ないカーボンニュートラルなＣＣＵ製品であるメタンを製造できることが確認できた。より具体的には、石炭とバイオマスとの混合比を、概ね｛石炭：バイオマス＝７：３｝程度に調整することにより、バイオマス由来であるカーボンニュートラルなメタンが得られることが確認できた。
なお、上記の効果は、搬送ガスやパージガスの種類等に左右されることなく、十分に得られることが確認できた。
【0071】
＜作用効果＞
以上説明したように、本実施形態の二酸化炭素回収利用製品の製造方法によれば、二酸化炭素分離工程が、製品原料ガスにおける水素／二酸化炭素の当量比が所定範囲となるように二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、混合工程が、二酸化炭素分離工程で生成される製品原料ガス中の炭素がバイオマス由来となるように、石炭に対するバイオマスの混合比を決定する方法を採用している。
上記のように、バイオマスの混合比を調整し、且つ、二酸化炭素を最適な回収量で分離しながら製品原料ガスを生成させることで、工程が増大することなく、カーボンニュートラルなメタン等の二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能となる。
以上説明したように、本実施形態の二酸化炭素回収利用製品の製造方法によれば、二酸化炭素分離工程が、製品原料ガスにおける水素／二酸化炭素の当量比が所定範囲となるように二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、混合工程が、二酸化炭素分離工程で生成される製品原料ガス中の炭素がバイオマス由来となるように、石炭に対するバイオマスの混合比を決定する方法を採用している。
上記のように、バイオマスの混合比を調整し、且つ、二酸化炭素を最適な回収量で分離しながら製品原料ガスを生成させることで、工程が増大することなく、カーボンニュートラルなメタン等の二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能となる。
【0072】
また、本実施形態の二酸化炭素回収利用製品の製造システム１によれば、二酸化炭素分離装置５が、製品原料ガスにおける水素／二酸化炭素の当量比が所定範囲となるように二酸化炭素の回収量を調整し、且つ、混合装置２が、二酸化炭素分離装置５で生成される製品原料ガス中の炭素がバイオマス由来となるように、石炭に対するバイオマスの混合比を決定する構成を採用している。
上記構成により、バイオマスの混合比を調整し、且つ、二酸化炭素を最適な回収量で分離しながら製品原料ガスを生成させることで、簡便な構成によって、カーボンニュートラルなメタン等の二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能となる。
上記構成により、バイオマスの混合比を調整し、且つ、二酸化炭素を最適な回収量で分離しながら製品原料ガスを生成させることで、簡便な構成によって、カーボンニュートラルなメタン等の二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能となる。
【0073】
＜本発明の他の形態＞
なお、本発明の技術的範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
なお、本発明の技術的範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【0074】
本発明の二酸化炭素回収利用製品の製造方法及び製造システムは、バイオマスの混合比を調整し、且つ、二酸化炭素を最適な回収量で分離しながら製品原料ガスを生成させることで、簡便な構成によって、カーボンニュートラルな二酸化炭素回収利用製品を生産性よく製造することが可能なものである。従って、本発明は、例えば、石炭ガス化プロセスや、製鉄プロセス、火力発電プラント、各種の化学プラント等から排出される二酸化炭素（ＣＯ２）を回収し、ＣＣＵ製品の製造に利用する用途において非常に好適である。
【符号の説明】
【0075】
１…二酸化炭素回収利用製品（ＣＣＵ製品）の製造システム（製造システム）
２…混合装置
３…ガス化炉
４…シフト反応器
５…二酸化炭素分離装置
６…製品化装置
Ｂ…バイオマス
ＣＢ…ガス化用石炭原料
Ｍ…メタン（二酸化炭素回収利用製品（ＣＣＵ製品））
Ｓ…石炭
Ｇ１…原料ガス
Ｇ２…水素
Ｇ３…二酸化炭素
Ｇ４…メタン原料ガス（製品原料ガス）
２…混合装置
３…ガス化炉
４…シフト反応器
５…二酸化炭素分離装置
６…製品化装置
Ｂ…バイオマス
ＣＢ…ガス化用石炭原料
Ｍ…メタン（二酸化炭素回収利用製品（ＣＣＵ製品））
Ｓ…石炭
Ｇ１…原料ガス
Ｇ２…水素
Ｇ３…二酸化炭素
Ｇ４…メタン原料ガス（製品原料ガス）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】