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(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】P2025006507
(43)【公開日】2025-01-17
(54)【発明の名称】メタン製造装置
(51)【国際特許分類】
C07C 1/12 20060101AFI20250109BHJP
C07C 9/04 20060101ALI20250109BHJP
C07B 61/00 20060101ALN20250109BHJP
【ＦＩ】
C07C1/12
C07C9/04
C07B61/00 300
【審査請求】未請求
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023107341
(22)【出願日】2023-06-29
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】野中 博樹
(72)【発明者】
【氏名】浅野 昌彦
(72)【発明者】
【氏名】臼田 敬介
【テーマコード（参考）】
4H006
4H039
【Ｆターム（参考）】
4H006AA04
4H006AC29
4H006BA21
4H006BA23
4H006BA61
4H006BC10
4H006BD20
4H006BD60
4H006BD81
4H039CB20
4H039CL35
(57)【要約】
【課題】メタン化触媒の量を低減できるメタン製造装置を提供すること。
【解決手段】本開示のメタン製造装置１は、原料ガスを第１反応器１０及び第２反応器２０に通すことでメタンを製造する。各反応器は、原料ガスを適温まで加熱する加熱部１１２と、適温に保たれる触媒によって原料ガスをメタネーション反応させる反応部１１３と、反応ガスを冷却する冷却部１１４と、それらの部を取り囲んだ状態で配置され、熱媒体が流される流路である熱媒体流路１３と、を備える。熱媒体流路に供給された第１温度帯の熱媒体は、冷却部１１４の反応ガスとの間で熱交換して第１温度帯よりも高い第２温度帯となり、反応部１１３の触媒との間で熱交換して第２温度帯よりも高い第３温度帯となり、加熱部１１２の原料ガスとの間で熱交換して第３温度帯よりも低く第１温度帯よりも高い第４温度帯となる。
【選択図】図１
【解決手段】本開示のメタン製造装置１は、原料ガスを第１反応器１０及び第２反応器２０に通すことでメタンを製造する。各反応器は、原料ガスを適温まで加熱する加熱部１１２と、適温に保たれる触媒によって原料ガスをメタネーション反応させる反応部１１３と、反応ガスを冷却する冷却部１１４と、それらの部を取り囲んだ状態で配置され、熱媒体が流される流路である熱媒体流路１３と、を備える。熱媒体流路に供給された第１温度帯の熱媒体は、冷却部１１４の反応ガスとの間で熱交換して第１温度帯よりも高い第２温度帯となり、反応部１１３の触媒との間で熱交換して第２温度帯よりも高い第３温度帯となり、加熱部１１２の原料ガスとの間で熱交換して第３温度帯よりも低く第１温度帯よりも高い第４温度帯となる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素と二酸化炭素とを含む原料ガスを直列で接続された第１及び第２反応器に通すことでメタンを製造するメタン製造装置であって、
前記第１及び第２反応器は、それぞれ、
前記原料ガスをメタネーション反応に適した温度まで加熱する加熱部と、
メタネーション反応に適した温度に保たれる触媒によって、前記原料ガスをメタネーション反応させる反応部と、
前記原料ガスからメタネーション反応によって生成された反応ガスを前記反応ガスから水が凝縮される温度まで冷却する冷却部と、
前記加熱部、前記反応部及び前記冷却部を取り囲んだ状態で配置されており、熱媒体が流される流路である熱媒体流路と、を備え、
前記加熱部、前記反応部及び前記冷却部は、順に配置されており、
前記熱媒体流路に供給された第１温度帯の前記熱媒体は、
前記冷却部に対応する領域、前記反応部に対応する領域及び前記加熱部に対応する領域を順に通過するように前記熱媒体流路内を移動し、前記冷却部に対応する領域を通過する際、前記反応ガスとの間で熱交換して前記第１温度帯よりも高い第２温度帯となり、前記反応部に対応する領域を通過する際、前記触媒との間で熱交換して前記第２温度帯よりも高い第３温度帯となり、前記加熱部に対応する領域を通過する際、前記原料ガスとの間で熱交換して前記第３温度帯よりも低く前記第１温度帯よりも高い第４温度帯となる
メタン製造装置。
前記第１及び第２反応器は、それぞれ、
前記原料ガスをメタネーション反応に適した温度まで加熱する加熱部と、
メタネーション反応に適した温度に保たれる触媒によって、前記原料ガスをメタネーション反応させる反応部と、
前記原料ガスからメタネーション反応によって生成された反応ガスを前記反応ガスから水が凝縮される温度まで冷却する冷却部と、
前記加熱部、前記反応部及び前記冷却部を取り囲んだ状態で配置されており、熱媒体が流される流路である熱媒体流路と、を備え、
前記加熱部、前記反応部及び前記冷却部は、順に配置されており、
前記熱媒体流路に供給された第１温度帯の前記熱媒体は、
前記冷却部に対応する領域、前記反応部に対応する領域及び前記加熱部に対応する領域を順に通過するように前記熱媒体流路内を移動し、前記冷却部に対応する領域を通過する際、前記反応ガスとの間で熱交換して前記第１温度帯よりも高い第２温度帯となり、前記反応部に対応する領域を通過する際、前記触媒との間で熱交換して前記第２温度帯よりも高い第３温度帯となり、前記加熱部に対応する領域を通過する際、前記原料ガスとの間で熱交換して前記第３温度帯よりも低く前記第１温度帯よりも高い第４温度帯となる
メタン製造装置。
【請求項2】
前記第１及び第２反応器は、それぞれ、
前記加熱部を取り囲んだ状態で配置されており、前記熱媒体とは別の熱媒体である別熱媒体が流される流路である別熱媒体流路をさらに備え、
前記別熱媒体流路に供給された前記別熱媒体は、前記加熱部に対応する領域を通過するように前記熱媒体流路内を移動し、前記加熱部に対応する領域を通過する際、前記原料ガスを加熱し、
前記メタン製造装置は、
前記原料ガスのメタネーション反応が安定するまで、前記別熱媒体を前記別熱媒体流路に供給する別熱媒体供給部と、
前記原料ガスのメタネーション反応が安定した後、前記第１温度帯の前記熱媒体を前記熱媒体流路に供給する熱媒体供給部と、をさらに備える
請求項１に記載のメタン製造装置。
前記加熱部を取り囲んだ状態で配置されており、前記熱媒体とは別の熱媒体である別熱媒体が流される流路である別熱媒体流路をさらに備え、
前記別熱媒体流路に供給された前記別熱媒体は、前記加熱部に対応する領域を通過するように前記熱媒体流路内を移動し、前記加熱部に対応する領域を通過する際、前記原料ガスを加熱し、
前記メタン製造装置は、
前記原料ガスのメタネーション反応が安定するまで、前記別熱媒体を前記別熱媒体流路に供給する別熱媒体供給部と、
前記原料ガスのメタネーション反応が安定した後、前記第１温度帯の前記熱媒体を前記熱媒体流路に供給する熱媒体供給部と、をさらに備える
請求項１に記載のメタン製造装置。
【請求項3】
前記第１及び第２反応器は、それぞれ、
前記加熱部を取り囲んだ状態で配置された導線部を備え、
前記メタン製造装置は、
前記原料ガスのメタネーション反応が安定するまで、前記導線部を介して前記原料ガスを加熱するヒータ回路と、
前記原料ガスのメタネーション反応が安定した後、前記第１温度帯の前記熱媒体を前記熱媒体流路に供給する熱媒体供給部と、をさらに備える
請求項１に記載のメタン製造装置。
前記加熱部を取り囲んだ状態で配置された導線部を備え、
前記メタン製造装置は、
前記原料ガスのメタネーション反応が安定するまで、前記導線部を介して前記原料ガスを加熱するヒータ回路と、
前記原料ガスのメタネーション反応が安定した後、前記第１温度帯の前記熱媒体を前記熱媒体流路に供給する熱媒体供給部と、をさらに備える
請求項１に記載のメタン製造装置。
【請求項4】
前記第1反応器で転化されるメタン転化率が前記第２反応器で転化されるメタン転化率よりも高くなるように前記原料ガスの供給量を制御する原料ガス供給源をさらに備える
請求項１に記載のメタン製造装置。
請求項１に記載のメタン製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、メタン製造装置に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、水素と二酸化炭素から構成される原料ガスを直列で接続された第１反応器と第２反応器に通すことでメタンを製造するメタン製造装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－０８３７９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に係る技術では、常温の原料ガスを第１反応器へ、凝縮水を除去するため常温まで冷却した反応ガスを第２反応器に投入しているため、第１反応器及び第２反応器において原料ガスが接触するメタン化触媒において反応に適さない温度域の触媒領域が発生する。特許文献１に係る技術では、高価なメタン化触媒を必要以上に使用しているという課題があった。
【0005】
本開示は、そのような課題を鑑みることによって、メタン化触媒の量を低減できるメタン製造装置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】
【0006】
本開示のメタン製造装置は、水素と二酸化炭素とを含む原料ガスを直列で接続された第１及び第２反応器に通すことでメタンを製造するメタン製造装置であって、前記第１及び第２反応器は、それぞれ、前記原料ガスをメタネーション反応に適した温度まで加熱する加熱部と、メタネーション反応に適した温度に保たれる触媒によって、前記原料ガスをメタネーション反応させる反応部と、前記原料ガスからメタネーション反応によって生成された反応ガスを前記反応ガスから水が凝縮される温度まで冷却する冷却部と、前記加熱部、前記反応部及び前記冷却部を取り囲んだ状態で配置されており、熱媒体が流される流路である熱媒体流路と、を備え、前記加熱部、前記反応部及び前記冷却部は、順に配置されており、前記熱媒体流路に供給された第１温度帯の前記熱媒体は、前記冷却部に対応する領域、前記反応部に対応する領域及び前記加熱部に対応する領域を順に通過するように前記熱媒体流路内を移動し、前記冷却部に対応する領域を通過する際、前記反応ガスとの間で熱交換して前記第１温度帯よりも高い第２温度帯となり、前記反応部に対応する領域を通過する際、前記触媒との間で熱交換して前記第２温度帯よりも高い第３温度帯となり、前記加熱部に対応する領域を通過する際、前記原料ガスとの間で熱交換して前記第３温度帯よりも低く前記第１温度帯よりも高い第４温度帯となる。
【0007】
上述のメタン製造装置は、そのような構成により、原料ガスを加熱し、第１反応器及び第２反応器において原料ガスが接触するメタン化触媒において反応に適さない温度域の触媒領域が発生することを防ぐ。そのため、上述のメタン製造装置は、メタン化触媒の量を低減できる。
【0008】
また、本開示のメタン製造装置では、前記第１及び第２反応器は、それぞれ、前記加熱部を取り囲んだ状態で配置されており、前記熱媒体とは別の熱媒体である別熱媒体が流される流路である別熱媒体流路をさらに備え、前記別熱媒体流路に供給された前記別熱媒体は、前記加熱部に対応する領域を通過するように前記熱媒体流路内を移動し、前記加熱部に対応する領域を通過する際、前記原料ガスを加熱し、前記メタン製造装置は、前記原料ガスのメタネーション反応が安定するまで、前記別熱媒体を前記別熱媒体流路に供給する別熱媒体供給部と、前記原料ガスのメタネーション反応が安定した後、前記第１温度帯の前記熱媒体を前記熱媒体流路に供給する熱媒体供給部と、をさらに備える。
【0009】
上述のメタン製造装置は、そのような構成により、時間短縮や省エネルギー化も実現できる。
【0010】
また、本開示のメタン製造装置では、前記第１及び第２反応器は、それぞれ、前記加熱部を取り囲んだ状態で配置された導線部を備え、前記メタン製造装置は、前記原料ガスのメタネーション反応が安定するまで、前記導線部を介して前記原料ガスを加熱するヒータ回路と、前記原料ガスのメタネーション反応が安定した後、前記第１温度帯の前記熱媒体を前記熱媒体流路に供給する熱媒体供給部と、をさらに備える。
【0011】
上述のメタン製造装置は、そのような構成により、時間短縮や省エネルギー化も実現できる。
【0012】
また、本開示のメタン製造装置は、前記第1反応器で転化されるメタン転化率が前記第２反応器で転化されるメタン転化率よりも高くなるように前記原料ガスの供給量を制御する原料ガス供給源をさらに備える。
【0013】
上述のメタン製造装置は、そのような構成により、効率よくメタンを製造することができる。
【発明の効果】
【0014】
本開示により、メタン化触媒の量を低減できるメタン製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】第１の実施形態に係るメタン製造装置の構成の一例を示す図である。
【図2】第２の実施形態に係るメタン製造装置の構成の一例を示す図である。
【図3】第３の実施形態に係るメタン製造装置の構成の一例を示す図である。
【図4】第４の実施形態に係るメタン製造装置の構成の一例を示す図である。
【図5】第５の実施形態に係るメタン製造装置の構成の一例を示す図である。
【図6】第６の実施形態に係るメタン製造装置の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
（第１の実施形態）
まず、図１を用いて、第１の実施形態に係るメタン製造装置１の構成について説明する。
図１は、第１の実施形態に係るメタン製造装置１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、メタン製造装置１は、水素（Ｈ２）と二酸化炭素（ＣＯ２）とからメタン（ＣＨ４）を製造する装置である。メタン製造装置１は、第１反応器１０、第２反応器２０、二酸化炭素供給源３０、流量計３１、水素供給源４０，５０、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４１，５１、熱媒体供給部６０，７０、流量調節弁６１，７１、別熱媒体供給部８０及びインラインヒータ８１を備える。
まず、図１を用いて、第１の実施形態に係るメタン製造装置１の構成について説明する。
図１は、第１の実施形態に係るメタン製造装置１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、メタン製造装置１は、水素（Ｈ２）と二酸化炭素（ＣＯ２）とからメタン（ＣＨ４）を製造する装置である。メタン製造装置１は、第１反応器１０、第２反応器２０、二酸化炭素供給源３０、流量計３１、水素供給源４０，５０、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）４１，５１、熱媒体供給部６０，７０、流量調節弁６１，７１、別熱媒体供給部８０及びインラインヒータ８１を備える。
【0017】
第１反応器１０は、インナーチューブ１１、アウターチューブ１２及び熱媒体流路１３、別熱媒体流路１４を備える。
インナーチューブ１１は、チューブ型の部材である。インナーチューブ１１は、ガス入口部１１１、加熱部１１２、反応部１１３、冷却部１１４、凝縮水排出部１１５及びガス出口部１１６を備える。インナーチューブ１１には、加熱部１１２、反応部１１３及び冷却部１１４がこの順に設けられる。
インナーチューブ１１は、チューブ型の部材である。インナーチューブ１１は、ガス入口部１１１、加熱部１１２、反応部１１３、冷却部１１４、凝縮水排出部１１５及びガス出口部１１６を備える。インナーチューブ１１には、加熱部１１２、反応部１１３及び冷却部１１４がこの順に設けられる。
【0018】
ガス入口部１１１は、インナーチューブ１１の一方側の端部に設けられる。ガス入口部１１１には、二酸化炭素供給源３０及び水素供給源４０から配管を介して、常温の原料ガス（ＣＯ２＋４Ｈ２×α）が供給される。第１反応器１０では、メタン転化率α（０．５＜α＜０．９）が設定され、供給される水素量も固定されている。
【0019】
加熱部１１２は、原料ガスを原料ガスにおけるメタネーション反応に適した温度（好ましくは１５０℃～２００℃）まで加熱する。
反応部１１３には、メタン化触媒におけるメタネーション反応に適した温度（好ましくは２００℃～３００℃）に保たれるメタン化触媒が充填される。反応部１１３は、当該メタン化触媒によって原料ガスをメタネーション反応させる。メタン化触媒は、例えば、ＲｕやＮｉなどのメタン化触媒性能を有する金属である。メタネーション反応は、ＣＯ２＋４Ｈ２→ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ－１６５ＫＪの化学式で示される。
冷却部１１４は、原料ガスからメタネーション反応によって生成された反応ガス（ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２）を反応ガスから水が凝縮されるための温度（好ましくは常温（３０℃））まで冷却する。
反応部１１３には、メタン化触媒におけるメタネーション反応に適した温度（好ましくは２００℃～３００℃）に保たれるメタン化触媒が充填される。反応部１１３は、当該メタン化触媒によって原料ガスをメタネーション反応させる。メタン化触媒は、例えば、ＲｕやＮｉなどのメタン化触媒性能を有する金属である。メタネーション反応は、ＣＯ２＋４Ｈ２→ＣＨ４＋２Ｈ２Ｏ－１６５ＫＪの化学式で示される。
冷却部１１４は、原料ガスからメタネーション反応によって生成された反応ガス（ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ＋ＣＯ２）を反応ガスから水が凝縮されるための温度（好ましくは常温（３０℃））まで冷却する。
【0020】
加熱部１１２、反応部１１３及び冷却部１１４は、後述する熱媒体と熱交換する。そのため、加熱部１１２、反応部１１３及び冷却部１１４に対応するインナーチューブ１１の内壁は、熱伝導の高い銅などの材料でできている。また、加熱部１１２、反応部１１３及び冷却部１１４に対応するインナーチューブ１１の内壁は、メッシュ構造を有する。
【0021】
凝縮水排出部１１５は、インナーチューブ１１の他方側の端部に設けられる。凝縮水排出部１１５は、反応ガスから凝縮された常温の凝縮水（Ｈ２Ｏ）を溜め、溜められた凝縮水を排出する。
ガス出口部１１６は、インナーチューブ１１の他方側の端部に設けられる。ガス出口部１１６は、反応ガスから水が除去されたガスである反応混合ガス（ＣＨ４＋ＣＯ２）を排出する。排出された反応混合ガスは、配管を介して第２反応器２０に供給される。
ガス出口部１１６は、インナーチューブ１１の他方側の端部に設けられる。ガス出口部１１６は、反応ガスから水が除去されたガスである反応混合ガス（ＣＨ４＋ＣＯ２）を排出する。排出された反応混合ガスは、配管を介して第２反応器２０に供給される。
【0022】
アウターチューブ１２は、チューブ型の部材であり、インナーチューブ１１の外側においてインナーチューブ１１を取り囲むように配置される。アウターチューブ１２は、断熱材でできており、真空断熱を含む断熱手段で外部と内部との熱交換を遮断する構造を有する。
【0023】
熱媒体流路１３は、熱媒体が流される流路であり、インナーチューブ１１とアウターチューブ１２との間に設けられる。つまり、熱媒体流路１３は、断熱構造を有する。熱媒体流路１３は、幅が均一な螺旋構造の流路である。熱媒体は、例えばオイルである。熱媒体流路１３の入口は、アウターチューブ１２の他方側の端部においてアウターチューブ１２を貫通するように設けられる。また、熱媒体流路１３の出口は、アウターチューブ１２の一方側の端部においてアウターチューブ１２を貫通するように設けられる。具体的には、熱媒体流路１３は、インナーチューブ１１の加熱部１１２、反応部１１３及び冷却部１１４を取り囲んだ状態で配置されている。
【0024】
反応部１１３におけるメタネーション反応が安定するまでのアクティベーション（起動）動作時、熱媒体は、熱媒体流路１３において停止している。そして、反応部１１３におけるメタネーション反応の安定後の通常動作時、熱媒体は、熱媒体供給部６０から配管を介して第１温度帯（常温）で供給開始される。熱媒体は、冷却部１１４に対応する領域、反応部１１３に対応する領域及び加熱部１１２に対応する領域を順に通過するように熱媒体流路１３内を流れる。熱媒体流路１３に供給された第１温度帯の熱媒体は、冷却部１１４に対応する領域を通過する際、反応ガスとの間で熱交換して第１温度帯よりも高い第２温度帯となる。次に、熱媒体は、反応部１１３に対応する領域を通過する際、メタン化触媒との間で熱交換して第２温度帯よりも高い第３温度帯となる。次に、熱媒体は、加熱部１１２に対応する領域を通過する際、原料ガスとの間で熱交換して第３温度帯よりも低く第１温度帯よりも高い第４温度帯となる。その後、熱交換された熱媒体は、熱活用先に供給される。
【0025】
別熱媒体流路１４は、熱媒体流路１３を流れる熱媒体とは別の熱媒体（以下、別熱媒体）が流される流路であり、インナーチューブ１１とアウターチューブ１２との間に設けられる。別熱媒体流路１４は、例えば螺旋構造の流路である。別熱媒体流路１４は、インナーチューブ１１とアウターチューブ１２との間に熱媒体流路１３と共に２重螺旋構造として設けられる。具体的には、別熱媒体流路１４は、加熱部１１２を取り囲むように配置される。また、別熱媒体流路１４の入口及び出口は、アウターチューブ１２を貫通するように設けられる。
【0026】
アクティベーション動作時、別熱媒体は、別熱媒体供給部８０から配管を介して、加熱された状態で別熱媒体流路１４に供給される。別熱媒体は、加熱部１１２に対応する領域を通過する際、原料ガスとの間で熱交換する。その後、熱交換された別熱媒体は、配管を介して第２反応器２０に供給される。通常動作時、別熱媒体供給部８０からの別熱媒体の供給は停止し、別熱媒体は別熱媒体流路１４において停止する。
【0027】
第２反応器２０も、第１反応器１０と同様の構成を備える。第２反応器２０は、インナーチューブ２１、アウターチューブ２２、熱媒体流路２３及び別熱媒体流路２４を備える。また、インナーチューブ２１は、ガス入口部２１１、加熱部２１２、反応部２１３、冷却部２１４、凝縮水排出部２１５及びガス出口部２１６を備える。
【0028】
第２反応器２０のインナーチューブ２１、アウターチューブ２２、熱媒体流路２３及び別熱媒体流路２４は、第１反応器１０のインナーチューブ１１、アウターチューブ１２、熱媒体流路１３及び別熱媒体流路１４にそれぞれ対応する。また、第２反応器２０のガス入口部２１１、加熱部２１２、反応部２１３、冷却部２１４、凝縮水排出部２１５及びガス出口部２１６は、第１反応器１０のガス入口部１１１、加熱部１１２、反応部１１３、冷却部１１４、凝縮水排出部１１５及びガス出口部１１６にそれぞれ対応する。
【0029】
ここで、第２反応器２０では、ガス入口部２１１には、第１反応器１０から配管を介して、常温の反応混合ガス（ＣＨ４＋ＣＯ２）が供給される。また、ガス入口部２１１には、水素供給源５０から配管を介して、常温の原料ガス（４Ｈ２×（１－α））が供給される。第２反応器２０では、メタン転化率（１－α）（０．１＜（１－α）＜０．５）が設定されている。
また、第２反応器２０では、ガス出口部２１６は、反応ガスから水が除去されたメタンガス（ＣＨ４）を排出する。排出されたメタンガスは、配管を介してメタンの利用先に供給される。
また、第２反応器２０では、別熱媒体は、第１反応器１０から配管を介して別熱媒体流路２４に供給される。別熱媒体は、加熱部２１２に対応する領域を通過する際、原料ガスとの間で熱交換する。その後、熱交換された別熱媒体は、配管を介して、別熱媒体供給部８０に戻される。
また、第２反応器２０では、ガス出口部２１６は、反応ガスから水が除去されたメタンガス（ＣＨ４）を排出する。排出されたメタンガスは、配管を介してメタンの利用先に供給される。
また、第２反応器２０では、別熱媒体は、第１反応器１０から配管を介して別熱媒体流路２４に供給される。別熱媒体は、加熱部２１２に対応する領域を通過する際、原料ガスとの間で熱交換する。その後、熱交換された別熱媒体は、配管を介して、別熱媒体供給部８０に戻される。
【0030】
二酸化炭素供給源３０は、二酸化炭素を含む原料ガスを供給可能な供給源である。また、流量計３１は、二酸化炭素供給源３０から供給される二酸化炭素を含む原料ガスの流量を測定する。水素供給源４０，５０は、水素を含む原料ガスを供給可能な供給源である。ここで、二酸化炭素供給源３０及び水素供給源４０，５０を原料ガス供給源と総称される。ＭＦＣ４１，５１は、それぞれ、水素供給源４０，５０から供給される水素を含む原料ガスの量を調整する。二酸化炭素供給源３０から供給される二酸化炭素及び水素供給源４０から供給される水素を含む原料ガスは、配管を介して第１反応器１０に供給される。また、水素供給源５０から供給される水素を含む原料ガスは、配管を介して第２反応器２０に供給される。
【0031】
熱媒体供給部６０，７０は、熱媒体を供給可能な部位ある。熱媒体供給部６０，７０は、例えば、オイルポンプで構成される。熱媒体供給部６０から供給される熱媒体は、配管を介して第１反応器１０に供給され、その後、熱活用先に供給される。また、熱媒体供給部７０から供給される熱媒体は、配管を介して第２反応器２０に供給され、その後、熱活用先に供給される。ここで、熱媒体供給部６０，７０は、別熱媒体供給部８０による第１反応器１０及び第２反応器２０のアクティベーションによってメタネーション反応が開始された後に熱媒体を供給する。また、流量調節弁６１，７１は、それぞれ、熱媒体供給部６０，７０から供給される熱媒体の流量を調節する。具体的には、第１反応器１０には、インナーチューブ１１の内部の温度Ｔ１を計測する熱電対が設けられる。詳細には、第１反応器１０には、原料ガスの温度Ｔ１ｉｎ、メタン化触媒の温度Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３、反応ガスの温度Ｔ１ｏｕｔ、のそれぞれを計測する熱電対が設けられる。流量調節弁６１は、温度Ｔ１の計測結果に基づいて、熱媒体の流量を調節する。また、第２反応器２０には、インナーチューブ２１の内部の温度Ｔ２を計測する熱電対が設けられる。詳細には、第２反応器２０には、原料ガスの温度Ｔ２ｉｎ、メタン化触媒の温度Ｔ２１、Ｔ２２、Ｔ２３、反応ガスの温度Ｔ２ｏｕｔ、のそれぞれを計測する熱電対が設けられる。また、流量調節弁７１は、温度Ｔ２の計測結果に基づいて、熱媒体の流量を調節する。なお、第１反応器１０のメタン化触媒の温度Ｔ１ｎを計測する熱電対の数及び第２反応器２０のメタン化触媒の温度Ｔ２ｎを計測する熱電対の数は、本実施形態の一例に限られない。例えば、第１反応器１０には、メタン化触媒の温度Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３を計測する熱電対の代わりにメタン化触媒の代表の温度Ｔ１を計測する熱電対が設けられていてもよい。また、第２反応器２０に関しても同様である。
【0032】
別熱媒体供給部８０は、別熱媒体を供給可能な部位ある。別熱媒体供給部８０は、例えば、オイルポンプで構成される。インラインヒータ８１は、別熱媒体供給部８０から供給される別熱媒体を所定温度（好ましくは２５０～３００℃）まで加熱する。別熱媒体供給部８０から供給される別熱媒体は、配管を介して第１反応器１０に供給される。別熱媒体供給部８０は、第１反応器１０及び第２反応器２０におけるメタネーション反応のアクティベーションの際に、別熱媒体を供給する。そして、別熱媒体供給部８０は、アクティベーションが終わった後、別熱媒体の供給を停止する。
【0033】
また、上述の第１反応器１０では、メタン転化率の設定値αに基づいて、第１反応器１０で発生する熱量が予測できる。同時に、反応部１１３を通って排出される反応ガスの温度もシミュレーションで予測される。冷却部１１４の伝熱構成（例えば伝熱面積）は、第１反応器１０で発生する熱量及び反応部１１３を通って排出される反応ガスの温度に基づいて計算される。また、加熱部１１２おける熱交換後の熱媒体の温度も予測できる。加熱部１１２の伝熱構成は、熱媒体温度の予想に基づいて計算される。
【0034】
上述の第２反応器２０では、メタン転化率（１－α）に応じた水素を加えてメタネーション反応を起こさせることで反応熱量が予測できる。加熱部２１２及び冷却部２１４の伝熱構成は、反応熱量に基づいて設計される。また、第２反応器２０のメタン化触媒の量は、第１反応器１０で生成されたメタンが反応阻害物質に当たるため、そのメタンの量を考慮して決定される。
【0035】
メタン製造装置１は、第１反応器１０も第２反応器２０でも同様にアクティベーション動作する。メタン製造装置１は、メタネーション反応の安定反応が始まったら、アクティベーション用の別熱媒体流入は停止させる。メタン製造装置１では、必要最低限の熱エネルギーで安定した、且つ短時間での反応開始ができる別熱媒体が選定され、第１反応器１０も第２反応器２０における熱交換の伝熱構成の適正設計がなされる。
【0036】
続いて、図１を用いて、第１の実施形態に係るメタン製造装置１の動作について説明する。以下の動作では、メタン製造装置１の第１反応器１０における動作を中心に説明するが、第２反応器２０における動作に関しても第１反応器１０における動作と同様の動作を行う。
＜アクティベーション動作＞
まず、二酸化炭素供給源３０及び水素供給源４０は、処理される量の二酸化炭素と、メタン転化率αに応じた量の水素を含む常温の原料ガスを第１反応器１０のガス入口部１１１に供給する。別熱媒体供給部８０は、インラインヒータ８１によって所定温度（好ましくは２５０～３００℃）に加熱された別熱媒体を第１反応器１０の別熱媒体流路１４に供給する。別熱媒体の供給開始の際、第１反応器１０の熱媒体流路１３内の熱媒体の流れは停止しており、当該熱媒体の温度は常温（３０℃）である。供給される別熱媒体は、第１反応器１０の加熱部１１２に対応する領域を通過し、通過する際に原料ガスと熱交換する。別熱媒体と熱交換された原料ガスは、適温（好ましくは１５０～２００℃程度）まで加熱される。加熱された原料ガスは、反応部１１３のメタン化触媒に触れた場合、すぐ反応適温になるため、メタネーション反応が開始される。
＜アクティベーション動作＞
まず、二酸化炭素供給源３０及び水素供給源４０は、処理される量の二酸化炭素と、メタン転化率αに応じた量の水素を含む常温の原料ガスを第１反応器１０のガス入口部１１１に供給する。別熱媒体供給部８０は、インラインヒータ８１によって所定温度（好ましくは２５０～３００℃）に加熱された別熱媒体を第１反応器１０の別熱媒体流路１４に供給する。別熱媒体の供給開始の際、第１反応器１０の熱媒体流路１３内の熱媒体の流れは停止しており、当該熱媒体の温度は常温（３０℃）である。供給される別熱媒体は、第１反応器１０の加熱部１１２に対応する領域を通過し、通過する際に原料ガスと熱交換する。別熱媒体と熱交換された原料ガスは、適温（好ましくは１５０～２００℃程度）まで加熱される。加熱された原料ガスは、反応部１１３のメタン化触媒に触れた場合、すぐ反応適温になるため、メタネーション反応が開始される。
【0037】
＜通常運転動作＞
次に、第１反応器１０の反応部１１３では、メタネーション反応がメタン化触媒の入口付近で開始される。その後、反応部１１３におけるメタネーション反応の反応熱は、熱媒体流路１３における流れが停止している熱媒体を加熱し、熱媒体における熱伝達と反応ガスによる熱運搬により後方のメタン化触媒を連鎖的に反応適温にする。そうすることによって、メタン化触媒全体での原料ガスのメタネーション反応が開始される。メタネーション反応開始後、熱媒体供給部６０は、熱媒体を第１反応器１０の熱媒体流路１３に供給開始する。ここで、流量調節弁６１は、インナーチューブ１１の内部の温度（原料ガスの温度(Ｔ１ｉｎ)、メタン化触媒の温度（Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３)、反応ガスの温度(Ｔ１ｏｕｔ)）に基づいて、第１反応器１０に供給される熱媒体の流量を制御する。メタネーション反応が安定した場合、別熱媒体供給部８０からのアクティベーション動作用の別熱媒体の供給が停止された場合でも、第１反応器１０自身の反応熱によりメタネーショ反応は継続される。
次に、第１反応器１０の反応部１１３では、メタネーション反応がメタン化触媒の入口付近で開始される。その後、反応部１１３におけるメタネーション反応の反応熱は、熱媒体流路１３における流れが停止している熱媒体を加熱し、熱媒体における熱伝達と反応ガスによる熱運搬により後方のメタン化触媒を連鎖的に反応適温にする。そうすることによって、メタン化触媒全体での原料ガスのメタネーション反応が開始される。メタネーション反応開始後、熱媒体供給部６０は、熱媒体を第１反応器１０の熱媒体流路１３に供給開始する。ここで、流量調節弁６１は、インナーチューブ１１の内部の温度（原料ガスの温度(Ｔ１ｉｎ)、メタン化触媒の温度（Ｔ１１、Ｔ１２、Ｔ１３)、反応ガスの温度(Ｔ１ｏｕｔ)）に基づいて、第１反応器１０に供給される熱媒体の流量を制御する。メタネーション反応が安定した場合、別熱媒体供給部８０からのアクティベーション動作用の別熱媒体の供給が停止された場合でも、第１反応器１０自身の反応熱によりメタネーショ反応は継続される。
【0038】
＜熱媒体の作用＞
熱媒体供給部６０から熱媒体流路１３に供給された常温（３０℃）の熱媒体は、冷却部１１４に対応する領域へと移動し、冷却部１１４における高温（１５０℃）の反応ガスと熱交換する。反応ガスは冷却されて３０℃程となる。一方、熱媒体は、加熱されて８０～１００℃程になる。そのため、反応ガスからは凝縮水が分離される。次に、加熱された熱媒体は、反応部１１３に対応する領域へと移動し、反応部１１３における原料ガスのメタネーション反応の反応熱を奪い、充填されるメタン化触媒の温度を２００～３００℃に保つ。一方、熱媒体は、加熱されて１８０℃程になる。次に、加熱された熱媒体は、加熱部１１２に対応する領域へと移動し、加熱部１１２における原料ガスと熱交換する。この際、原料ガスは、加熱されて常温（３０℃）から１５０℃になる。一方、熱媒体は、冷却されて１８０℃程から１２０℃程になる。そして、熱媒体は、第１反応器１０外に排出され、熱活用先に供給される。このように、第１反応器１０では、外部エネルギーを投入することなく、常温の熱媒体を用いて連続的に必要な熱移動を起こすことができる構造となっている。第１反応器１０より排出された反応混合ガスには、未反応の二酸化炭素（ＣＯ２）の他、大量のメタン（ＣＨ４）が含まれている。また、この反応混合ガスは、常温のため、外部との温度差がなく放熱により熱エネルギーが失われることがない。
熱媒体供給部６０から熱媒体流路１３に供給された常温（３０℃）の熱媒体は、冷却部１１４に対応する領域へと移動し、冷却部１１４における高温（１５０℃）の反応ガスと熱交換する。反応ガスは冷却されて３０℃程となる。一方、熱媒体は、加熱されて８０～１００℃程になる。そのため、反応ガスからは凝縮水が分離される。次に、加熱された熱媒体は、反応部１１３に対応する領域へと移動し、反応部１１３における原料ガスのメタネーション反応の反応熱を奪い、充填されるメタン化触媒の温度を２００～３００℃に保つ。一方、熱媒体は、加熱されて１８０℃程になる。次に、加熱された熱媒体は、加熱部１１２に対応する領域へと移動し、加熱部１１２における原料ガスと熱交換する。この際、原料ガスは、加熱されて常温（３０℃）から１５０℃になる。一方、熱媒体は、冷却されて１８０℃程から１２０℃程になる。そして、熱媒体は、第１反応器１０外に排出され、熱活用先に供給される。このように、第１反応器１０では、外部エネルギーを投入することなく、常温の熱媒体を用いて連続的に必要な熱移動を起こすことができる構造となっている。第１反応器１０より排出された反応混合ガスには、未反応の二酸化炭素（ＣＯ２）の他、大量のメタン（ＣＨ４）が含まれている。また、この反応混合ガスは、常温のため、外部との温度差がなく放熱により熱エネルギーが失われることがない。
【0039】
＜原料ガスのマネジメント＞
第１反応器１０では、メタネーション反応のメタン転化率αが設定される。第２反応器２０ではメタンがメタネーション反応の阻害物質となるため、第１反応器１０のメタン転化率αが第２反応器２０のメタン転化率１－αよりも高くなるように、αは０．５５～０．８５の間を取ることが好ましい。例えば、α＝０．８と設定した場合、第１反応器１０の出口では、凝縮水の除去後、８０％の生成したメタン（ＣＨ４）と２０％の未反応の二酸化炭素（ＣＯ２）とが残る。そして、第２反応器２０の入口で、残り２０％の水素がさらに供給されて、メタン転化率９８％以上が達成される。
第１反応器１０では、メタネーション反応のメタン転化率αが設定される。第２反応器２０ではメタンがメタネーション反応の阻害物質となるため、第１反応器１０のメタン転化率αが第２反応器２０のメタン転化率１－αよりも高くなるように、αは０．５５～０．８５の間を取ることが好ましい。例えば、α＝０．８と設定した場合、第１反応器１０の出口では、凝縮水の除去後、８０％の生成したメタン（ＣＨ４）と２０％の未反応の二酸化炭素（ＣＯ２）とが残る。そして、第２反応器２０の入口で、残り２０％の水素がさらに供給されて、メタン転化率９８％以上が達成される。
【0040】
上述したように、本開示のメタン製造装置１は、外部エネルギーなしに熱媒体を常温のまま第１反応器１０及び第２反応器２０に供給するだけで、次の機能を持たせるような構成を備える。（１）反応ガス中から凝縮水を除去できる機能。ここで、除去される水は、常温であるため、放熱等の外部へ熱エネルギーが奪われることがない。（２）メタン化触媒の温度を適温（好ましくは２００～３００℃）に保つことができる機能。（３）原料ガスを適温（好ましくは１００～１５０℃）に加熱してメタン化触媒に供給することでメタン化触媒量を削減することができる機能。また、メタン製造装置１は、上記構成を断熱構造内で実施できる事で、発熱反応であるメタネーション反応の熱エネルギーを全て活用でき、排出後でも熱媒体温度が高音のため別工程での熱利用ができる。
【0041】
ここで、メタン製造装置１は、第１反応器１０内の温度Ｔ１及び第２反応器２０の温度Ｔ２を用いて、熱媒体の供給量を制御することで、熱媒体の供給量を制御する構成を備える。そのため、メタン製造装置１は、メタン化触媒の温度を適温に保つことができる。
【0042】
さらに、メタン製造装置１は、別熱媒体回路により原料ガスを適温に加熱して、メタネーション反応をアクティベートする構成を備える。そのため、メタン製造装置１は、時間短縮や省エネ化もできる。
また、メタン製造装置１の第１反応器１０では、メタン転化率α（０．５＜α＜０．９）が設定され、供給される水素量が固定される。第１反応器１０では、メタン転化率αに応じた熱エネルギー予測に基づいて、加熱部１１２及び冷却部１１４の必要十分な伝熱設計がなされている。また、第２反応器２０では、メタン転化率（１－α）（０．１＜（１－α）＜０．５）が設定され、供給される水素量が固定されている。第２反応器２０では、メタン転化率に応じた熱エネルギー予測に基づいて、加熱部２１２及び冷却部２１４の必要十分な伝熱設計がなされている。
また、メタン製造装置１の第１反応器１０では、メタン転化率α（０．５＜α＜０．９）が設定され、供給される水素量が固定される。第１反応器１０では、メタン転化率αに応じた熱エネルギー予測に基づいて、加熱部１１２及び冷却部１１４の必要十分な伝熱設計がなされている。また、第２反応器２０では、メタン転化率（１－α）（０．１＜（１－α）＜０．５）が設定され、供給される水素量が固定されている。第２反応器２０では、メタン転化率に応じた熱エネルギー予測に基づいて、加熱部２１２及び冷却部２１４の必要十分な伝熱設計がなされている。
【0043】
（第２の実施形態）
続いて、図２を用いて、第２の実施形態に係るメタン製造装置２の構成について説明する。図２は、第２の実施形態に係るメタン製造装置２の構成の一例を示す図である。
図２に示すように、メタン製造装置２は、第１の実施形態に係るメタン製造装置１と比較して、次の構成を備える。メタン製造装置２は、第１反応器１０のアクティベーション動作に別熱媒体流路１４を流れる別熱媒体を用いずに、導線部がシースヒータ（ヒータ）によって所定温度（好ましくは２５０～３００℃）に加熱されるシースヒータ回路（ヒータ回路）１５を用いる。つまり、メタン製造装置２は、別熱媒体供給部８０及びインラインヒータ８１を備えていない。また、メタン製造装置２の第１反応器１０は、別熱媒体流路１４を備えていない。シースヒータ回路１５の導線部は、第１反応器１０のインナーチューブ１１とアウターチューブ１２との間の加熱部１１２に対応する領域において、加熱部１１２を取り囲んだ状態で配置され、熱媒体流路１３と共に２重螺旋構造として設けられる。また、メタン製造装置２の第２反応器２０も、第１反応器１０と同様の構成を備える。第２反応器２０のシースヒータ回路２５は、第１反応器１０のシースヒータ回路１５に対応する。
続いて、図２を用いて、第２の実施形態に係るメタン製造装置２の構成について説明する。図２は、第２の実施形態に係るメタン製造装置２の構成の一例を示す図である。
図２に示すように、メタン製造装置２は、第１の実施形態に係るメタン製造装置１と比較して、次の構成を備える。メタン製造装置２は、第１反応器１０のアクティベーション動作に別熱媒体流路１４を流れる別熱媒体を用いずに、導線部がシースヒータ（ヒータ）によって所定温度（好ましくは２５０～３００℃）に加熱されるシースヒータ回路（ヒータ回路）１５を用いる。つまり、メタン製造装置２は、別熱媒体供給部８０及びインラインヒータ８１を備えていない。また、メタン製造装置２の第１反応器１０は、別熱媒体流路１４を備えていない。シースヒータ回路１５の導線部は、第１反応器１０のインナーチューブ１１とアウターチューブ１２との間の加熱部１１２に対応する領域において、加熱部１１２を取り囲んだ状態で配置され、熱媒体流路１３と共に２重螺旋構造として設けられる。また、メタン製造装置２の第２反応器２０も、第１反応器１０と同様の構成を備える。第２反応器２０のシースヒータ回路２５は、第１反応器１０のシースヒータ回路１５に対応する。
【0044】
（第３の実施形態）
続いて、図３を用いて、第３の実施形態に係るメタン製造装置３の構成について説明する。図３は、第３の実施形態に係るメタン製造装置３の構成の一例を示す図である。
図３に示すように、メタン製造装置３は、第１の実施形態に係るメタン製造装置１と比較して、メタネーション反応の処理能力を上げるための次の構成を備える。メタン製造装置３の第１反応器１０は、メタン化触媒によって原料ガスをメタネーション反応させる反応部１１３に対応する領域について、シェルアンドチューブ構造を有する。具体的には、第１反応器１０のインナーチューブ１１は、反応部１１３ｎ（ｎは自然数）を含む複数のチューブ１６ｎを備える。また、インナーチューブ１１は、複数のチューブ１６ｎを取り囲むようにシェル構造を有する。また、インナーチューブ１１は、チューブ１６ｎ周りの原料ガスの流速を安定させるため、チューブ１６ｎの入口付近及び出口付近では、それぞれチャンバー構造を有する。例えば、インナーチューブ１１のチャンバー部分に加熱部１１２及び冷却部１１４が設けられる。また、メタン製造装置３の第２反応器２０も、第１反応器１０と同様の構成を備える。第２反応器２０のチューブ２６ｎは、第１反応器１０のチューブ１６ｎに対応する。
続いて、図３を用いて、第３の実施形態に係るメタン製造装置３の構成について説明する。図３は、第３の実施形態に係るメタン製造装置３の構成の一例を示す図である。
図３に示すように、メタン製造装置３は、第１の実施形態に係るメタン製造装置１と比較して、メタネーション反応の処理能力を上げるための次の構成を備える。メタン製造装置３の第１反応器１０は、メタン化触媒によって原料ガスをメタネーション反応させる反応部１１３に対応する領域について、シェルアンドチューブ構造を有する。具体的には、第１反応器１０のインナーチューブ１１は、反応部１１３ｎ（ｎは自然数）を含む複数のチューブ１６ｎを備える。また、インナーチューブ１１は、複数のチューブ１６ｎを取り囲むようにシェル構造を有する。また、インナーチューブ１１は、チューブ１６ｎ周りの原料ガスの流速を安定させるため、チューブ１６ｎの入口付近及び出口付近では、それぞれチャンバー構造を有する。例えば、インナーチューブ１１のチャンバー部分に加熱部１１２及び冷却部１１４が設けられる。また、メタン製造装置３の第２反応器２０も、第１反応器１０と同様の構成を備える。第２反応器２０のチューブ２６ｎは、第１反応器１０のチューブ１６ｎに対応する。
【0045】
（第４の実施形態）
続いて、図４を用いて、第４の実施形態に係るメタン製造装置４の構成について説明する。図４は、第４の実施形態に係るメタン製造装置４の構成の一例を示す図である。
図４に示すように、メタン製造装置４は、第１の実施形態に係るメタン製造装置１と比較して、メタネーション反応の処理能力を上げるための次の構成を備える。メタン製造装置４の第１反応器１０は、メタン化触媒によって原料ガスをメタネーション反応させる反応部１１３に対応する領域について、多管の２重管構造を有する。具体的には、第１反応器１０のインナーチューブ１１は、加熱部１１２ｎ、反応部１１３ｎ及び冷却部１１４ｎを含む複数のチューブ１７ｎを備える。ここで、第１反応器１０では、熱媒体流路１３及び別熱媒体流路１４は、チューブ１７ｎのそれぞれを取り囲むように配置されている。また、メタン製造装置３の第２反応器２０も、第１反応器１０と同様の構成を備える。第２反応器２０のチューブ２７ｎは、第１反応器１０のチューブ１７ｎに対応する。
続いて、図４を用いて、第４の実施形態に係るメタン製造装置４の構成について説明する。図４は、第４の実施形態に係るメタン製造装置４の構成の一例を示す図である。
図４に示すように、メタン製造装置４は、第１の実施形態に係るメタン製造装置１と比較して、メタネーション反応の処理能力を上げるための次の構成を備える。メタン製造装置４の第１反応器１０は、メタン化触媒によって原料ガスをメタネーション反応させる反応部１１３に対応する領域について、多管の２重管構造を有する。具体的には、第１反応器１０のインナーチューブ１１は、加熱部１１２ｎ、反応部１１３ｎ及び冷却部１１４ｎを含む複数のチューブ１７ｎを備える。ここで、第１反応器１０では、熱媒体流路１３及び別熱媒体流路１４は、チューブ１７ｎのそれぞれを取り囲むように配置されている。また、メタン製造装置３の第２反応器２０も、第１反応器１０と同様の構成を備える。第２反応器２０のチューブ２７ｎは、第１反応器１０のチューブ１７ｎに対応する。
【0046】
（第５の実施形態）
続いて、図５を用いて、第５の実施形態に係るメタン製造装置５の構成について説明する。図５は、第５の実施形態に係るメタン製造装置５の構成の一例を示す図である。
図５に示すように、メタン製造装置５は、第３の実施形態に係るメタン製造装置３と比較して、次の構成を備える。メタン製造装置５は、第１反応器１０のアクティベーション動作に別熱媒体流路１４を流れる別熱媒体を用いずに、導線部が所定温度（好ましくは２５０～３００℃）に加熱されるシースヒータ回路１５を用いる。また、メタン製造装置５の第２反応器２０も、第１反応器１０と同様の構成を備える。第２反応器２０のシースヒータ回路２５は、第１反応器１０のシースヒータ回路１５に対応する。
続いて、図５を用いて、第５の実施形態に係るメタン製造装置５の構成について説明する。図５は、第５の実施形態に係るメタン製造装置５の構成の一例を示す図である。
図５に示すように、メタン製造装置５は、第３の実施形態に係るメタン製造装置３と比較して、次の構成を備える。メタン製造装置５は、第１反応器１０のアクティベーション動作に別熱媒体流路１４を流れる別熱媒体を用いずに、導線部が所定温度（好ましくは２５０～３００℃）に加熱されるシースヒータ回路１５を用いる。また、メタン製造装置５の第２反応器２０も、第１反応器１０と同様の構成を備える。第２反応器２０のシースヒータ回路２５は、第１反応器１０のシースヒータ回路１５に対応する。
【0047】
（第６の実施形態）
続いて、図６を用いて、第６の実施形態に係るメタン製造装置６の構成について説明する。図６は、第６の実施形態に係るメタン製造装置６の構成の一例を示す図である。
図６に示すように、メタン製造装置６は、第４の実施形態に係るメタン製造装置４と比較して、次の構成を備える。メタン製造装置６は、第１反応器１０のアクティベーション動作に別熱媒体流路１４を流れる別熱媒体を用いずに、導線部が所定温度（好ましくは２５０～３００℃）に加熱されるシースヒータ回路１５を用いる。また、メタン製造装置６の第２反応器２０も、第１反応器１０と同様の構成を備える。第２反応器２０のシースヒータ回路２５は、第１反応器１０のシースヒータ回路１５に対応する。
続いて、図６を用いて、第６の実施形態に係るメタン製造装置６の構成について説明する。図６は、第６の実施形態に係るメタン製造装置６の構成の一例を示す図である。
図６に示すように、メタン製造装置６は、第４の実施形態に係るメタン製造装置４と比較して、次の構成を備える。メタン製造装置６は、第１反応器１０のアクティベーション動作に別熱媒体流路１４を流れる別熱媒体を用いずに、導線部が所定温度（好ましくは２５０～３００℃）に加熱されるシースヒータ回路１５を用いる。また、メタン製造装置６の第２反応器２０も、第１反応器１０と同様の構成を備える。第２反応器２０のシースヒータ回路２５は、第１反応器１０のシースヒータ回路１５に対応する。
【0048】
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【0049】
１～６ メタン製造装置、１０ 第１反応器、１１ インナーチューブ、１２ アウターチューブ、１３ 熱媒体流路、１４ 別熱媒体流路、１５ シースヒータ回路（ヒータ回路）、１６ｎ チューブ、１７ｎ チューブ、２０ 第２反応器、２１ インナーチューブ、２２ アウターチューブ、２３ 熱媒体流路、２４ 別熱媒体流路、２５ シースヒータ回路、２６ｎ チューブ、２７ｎ チューブ、３０ 二酸化炭素供給源、３１ 流量計、４０，５０ 水素供給源、４１，５１ マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、６０，７０ 熱媒体供給部、６１，７１ 流量調節弁、８０ 別熱媒体供給部、８１ インラインヒータ、１１１，２１１ ガス入口部、１１２，１１２ｎ，２１２，２１２ｎ 加熱部、１１３，１１３ｎ，２１３，２１３ｎ 反応部、１１４，１１４ｎ，２１４，２１４ｎ 冷却部、１１５，２１５ 凝縮水排出部、１１６，２１６ ガス出口部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
