特許 7407673 炭化水素製造システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-21

(45)【発行日】2024-01-04

(54)【発明の名称】炭化水素製造システム

(51)【国際特許分類】

   C07C 1/12 20060101AFI20231222BHJP

   C07C 9/04 20060101ALI20231222BHJP

   C07B 61/00 20060101ALN20231222BHJP

【ＦＩ】

C07C1/12

C07C9/04

C07B61/00 300

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2020135625

(22)【出願日】2020-08-11

(65)【公開番号】P2022032117

(43)【公開日】2022-02-25

【審査請求日】2023-03-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(73)【特許権者】

【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】100160691

【弁理士】

【氏名又は名称】田邊 淳也

(74)【代理人】

【識別番号】100157277

【弁理士】

【氏名又は名称】板倉 幸恵

(74)【代理人】

【識別番号】100182718

【弁理士】

【氏名又は名称】木崎 誠司

(72)【発明者】

【氏名】今川 晴雄

(72)【発明者】

【氏名】馬場 直樹

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 周

(72)【発明者】

【氏名】酒井 真利

(72)【発明者】

【氏名】平林 武史

(72)【発明者】

【氏名】石橋 一伸

【審査官】松澤 優子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－１４２８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０８３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－５５７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１０８２９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０７Ｃ １／１２

Ｃ０７Ｃ ９／０４

Ｃ０７Ｂ ６１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭化水素製造システムであって、
水素と、大気中の二酸化炭素とから炭化水素を製造する炭化水素製造装置と、
排出ガス中の二酸化炭素を吸着して、分離する二酸化炭素分離装置と、
前記二酸化炭素分離装置から得た熱を、熱媒を介して前記炭化水素製造装置へと供給する熱交換器と、
を備え、
前記炭化水素製造装置は、
大気中の二酸化炭素を吸蔵可能な吸蔵成分であって、金属酸化物と金属水酸化物との少なくとも一方を含む吸蔵成分と、水素と二酸化炭素とを用いて炭化水素を合成する合成触媒と、を収容する第１反応器と、
前記第１反応器に水素を供給する第１水素供給部と、
前記第１反応器に供給される大気の流量と、水素の流量と、をそれぞれ制御する流量制御部と、
を有し、
前記熱交換器は、前記二酸化炭素分離装置に供給された前記排出ガスを除熱し、除熱により得た熱を、前記炭化水素製造装置の前記第１反応器へと供給する、炭化水素製造システム。

【請求項2】

請求項１に記載の炭化水素製造システムであって、
前記二酸化炭素分離装置は、さらに、
前記排出ガス中の二酸化炭素と、供給された水素とを用いて、発熱を伴って炭化水素を製造する反応触媒を収容する第２反応器と、
前記第２反応器に水素を供給する第２水素供給部と、
を有し、
前記熱交換器は、前記排出ガスの除熱により得た熱に代えて、又は、前記排出ガスの除熱により得た熱に加えて、前記第２反応器における炭化水素の製造より生じた熱を前記第１反応器へと供給する、炭化水素製造システム。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の炭化水素製造システムであって、
前記二酸化炭素分離装置は、さらに、前記排出ガス中の二酸化炭素を吸着すると共に、吸着した二酸化炭素を分離可能な成分を収容する吸着塔を有し、
前記熱交換器は、前記二酸化炭素分離装置から得た熱を、第１反応器に加えてさらに前記吸着塔へと供給する、炭化水素製造システム。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の炭化水素製造システムであって、
前記炭化水素製造装置は、さらに、前記第１反応器から排出されるガスに含まれる二酸化炭素の濃度を取得する濃度取得部を有し、
前記流量制御部は、前記濃度取得部により取得された二酸化炭素の濃度が２０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下の場合に、前記第１反応器への大気の供給を停止し、かつ、前記第１水素供給部から前記第１反応器への水素の供給を開始する、炭化水素製造システム。

【請求項5】

請求項４に記載の炭化水素製造システムであって、
前記流量制御部は、前記濃度取得部により取得された二酸化炭素の濃度が２０ｐｐｍ以上１５０ｐｐｍ以下の場合に、前記第１反応器への大気の供給を停止し、かつ、前記第１水素供給部から前記第１反応器への水素の供給を開始する、炭化水素製造システム。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の炭化水素製造システムであって、さらに、
前記熱交換器による前記熱媒の流量を制御する熱媒制御部を備え、
前記炭化水素製造装置は、複数の前記第１反応器を有し、
前記熱媒制御部は、前記複数の第１反応器の内、前記第１水素供給部により水素が供給されている前記第１反応器に対して、前記熱媒の流量を制御して供給する、炭化水素製造システム。

【請求項7】

請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の炭化水素製造システムであって、さらに、
前記熱交換器による前記熱媒の流量を制御する熱媒制御部を備え、
前記熱媒制御部は、前記熱交換器から前記第１反応器に対して、流量を制御した前記熱媒を常に供給する、炭化水素製造システム。

【請求項8】

請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の炭化水素製造システムであって、さらに、
前記熱媒を加熱する加熱部を有する、炭化水素製造システム。

【請求項9】

請求項８に記載の炭化水素製造システムであって、さらに、
前記熱媒の温度を検出する第１温度センサと、
前記加熱部による前記熱媒の加熱を制御する加熱制御部と、
を備え、
前記炭化水素製造装置は、さらに、前記第１反応器の温度を検出する第２温度センサを有し、
前記加熱制御部は、
前記第１温度センサにより検出された前記熱媒の温度が第１温度未満の場合に、前記加熱部により前記熱媒を加熱し、
前記第１温度センサにより検出された前記熱媒の温度が前記第１温度未満から前記第１温度以上へと変化した場合に、前記加熱部による前記熱媒の加熱を停止し、
前記流量制御部は、前記第２温度センサにより検出された前記第１反応器の温度が前記第１温度よりも高い第２温度を超える場合に、前記第１水素供給部から前記第１反応器への水素の供給を停止する、炭化水素製造システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭化水素製造システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、二酸化炭素を吸蔵する触媒を用いて、複数の種類のガスを含む混合ガスから二酸化炭素を分離し、分離した二酸化炭素から燃料としての炭化水素を製造する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１には、１つの反応器に収容されたメタン化触媒と二酸化炭素吸蔵成分とにより、メタンが製造される技術が開示されている。

【0003】

特許文献２には、複数の反応器を備えるメタン製造システムが記載されている。このシステムでは、一の反応器からの排出ガス（排ガス）が他の反応器へと供給可能であり、複数の反応器内で連続的にメタンが製造され、かつ、メタン濃度が高い混合ガスが製造される。特許文献３に開示されたメタン製造システムは、複数の反応器を備え、反応器の排ガス中の二酸化濃度の濃度に応じて、二酸化炭素を含む混合ガスを供給する反応器を切り替えている。特許文献４に記載されたメタン製造装置では、反応器に窒素酸化物を浄化する触媒と窒素酸化物を吸蔵する成分とが収容されており、反応器の排ガス中の二酸化炭素と共に窒素酸化物も除去されている。非特許文献１，２には、メタン化触媒としてのＲｕと、二酸化炭素吸蔵成分としてＣａＯ，担体としてＡｌ₂Ｏ₃とを用いることが記載されている。非特許文献３には、二酸化炭素吸蔵成分としてＣａ，Ｎａを用いることが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１６／００７８２５号公報

【文献】特開２０１９－１０８２９０号公報

【文献】特開２０１９－１０８３０２号公報

【文献】特開２０１９－２１０２６０号公報

【非特許文献】

【0005】

【文献】Melis S. Duyar, Martha A. Arellano Trevino, Robert J. Farrauto," Dual function materials for CO2 capture and conversion using renewable H2", Applied Catalysis B: Environmental, June 2015, Volumes 168-169, Pages 370-376

【文献】Shuoxun Wang, Erik T. Schrunk, Harshit Mahajan and And Robert J. Farrauto, " The Role of Ruthenium in CO2 Capture and Catalytic Conversion to Fuel by Dual Function Materials (DFM)", Catalysts 2017 7(3) 88

【文献】A. Bermejo-Lopez, B. Pereda-Ayo, J.A. Gonzalez-Marcos, J.R. Gonzalez-Velasco," Mechanism of the CO2 storage and in situ hydrogenation to CH4. Temperature and adsorbent loading effects over Ru-CaO/Al2O3 and Ru-Na2CO3/Al2O3 catalysts", Applied Catalysis B: Environmental, Volume 256, 5 November 2019, Article 117845

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

混合ガスに含まれる二酸化炭素から炭化水素を製造し、製造した炭化水素を燃料として使用するシステムは、外部からの電力等のエネルギーが使用されることにより、排ガス中の二酸化炭素から燃料としての炭化水素へと再生している。そのため、このシステムでは外部から供給されるエネルギーを低減して再生を行い、システムを高効率化したいという課題がある。

【0007】

特許文献１に記載されたシステムでは、１つの反応器内に収容された二酸化吸蔵成分が飽和するまで二酸化炭素を吸蔵させているが、実際のシステムの使用を考慮した供給ガスの制御などについては言及されていない。非特許文献１～３には、反応器に収容される触媒について記載されているものの、システム全体の高効率化に関する記載はない。また、特許文献２～４のいずれにも、システム内の温度や熱に関する高効率化について検討されていない。このように、システム内の熱を利用した高効率化については改善の余地がある。特に、大気中の低濃度の二酸化炭素を利用して炭化水素を製造する場合には、反応器内の温度が大気によって冷却されてしまう。反応器内に炭化水素を製造するための触媒も収容されていると、反応器を加熱する必要があり、反応器を加熱するための外部エネルギーの低減について改善の余地がある。

【0008】

本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、システム全体のエネルギー効率を向上させた炭化水素製造システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現できる。

【0010】

（１）本発明の一形態によれば、炭化水素製造システムが提供される。この炭化水素製造システムは、排出ガス中の二酸化炭素を吸着して、分離する二酸化炭素分離装置と、前記二酸化炭素分離装置から得た熱を、熱媒を介して前記炭化水素製造装置へと供給する熱交換器と、を備え、前記炭化水素製造装置は、大気中の二酸化炭素を吸蔵可能な吸蔵成分であって、金属酸化物と金属水酸化物との少なくとも一方を含む吸蔵成分と、水素と二酸化炭素とを用いて炭化水素を合成する合成触媒と、を収容する第１反応器と、前記第１反応器に水素を供給する第１水素供給部と、前記第１反応器に供給される大気の流量と、水素の流量と、をそれぞれ制御する流量制御部と、を有し、前記熱交換器は、前記二酸化炭素分離装置に供給された前記排出ガスを除熱し、除熱により得た熱を、前記炭化水素製造装置の前記第１反応器へと供給する。

【0011】

この構成によれば、二酸化炭素分離装置に供給される排出ガス（排ガス）は、熱交換器の熱媒により除熱される。二酸化炭素分離装置は、供給される排ガスが低温である場合に二酸化炭素（ＣＯ₂）の吸着性能が向上する。このため、除熱に伴う排出ガスの温度の低下によって、二酸化炭素分離装置における二酸化炭素の吸着性能を向上できる。さらに、熱交換器により排ガスから得られた熱は、第１反応器内の合成触媒の加熱に利用される。この結果、吸蔵成分がＣＯ₂を吸蔵する際に、大気により冷却された第１反応器内の合成触媒を加熱できるため、昇温された合成触媒の処理性能が向上する。このように、熱交換器による熱媒を介した熱利用により、炭化水素製造システムの全体のエネルギー効率が向上し、システムを稼働させるために必要な第１反応器を加熱するための外部エネルギーを低減できる。

【0012】

（２）上記形態の炭化水素製造システムにおいて、前記二酸化炭素分離装置は、さらに、前記排出ガス中の二酸化炭素と、供給された水素とを用いて、発熱を伴って炭化水素を製造する反応触媒を収容する第２反応器と、前記第２反応器に水素を供給する第２水素供給部と、を有し、前記熱交換器は、前記排出ガスの除熱により得た熱に代えて、又は、前記排出ガスの除熱により得た熱に加えて、前記第２反応器における炭化水素の製造より生じた熱を前記第１反応器へと供給してもよい。
この構成によれば、熱交換器により、第２反応器内の炭化水素製造時に発熱している第２反応器が冷却される。第２反応器が冷却されることにより、第２反応器内の反応触媒の炭化水素製造能力が向上する。さらに、熱交換器により第２反応器から得られた熱は、第１反応器内の合成触媒の加熱に利用される。この結果、炭化水素製造システムの全体のエネルギー効率が向上し、システムを稼働させるための外部エネルギーを低減できる。

【0013】

（３）上記形態の炭化水素製造システムにおいて、前記二酸化炭素分離装置は、さらに、前記排出ガス中の二酸化炭素を吸着すると共に、吸着した二酸化炭素を分離可能な成分を収容する吸着塔を有し、前記熱交換器は、前記二酸化炭素分離装置から得た熱を、第１反応器に加えてさらに前記吸着塔へと供給してもよい。
この構成によれば、第２反応器内の炭化水素製造時の発熱により得られた熱が、第１反応器の加熱に加えて、排ガス中のＣＯ₂の吸着から分離に必要な熱としても利用される。これにより、炭化水素製造システムの全体のエネルギー効率がさらに向上し、システムを稼働させるための外部エネルギーを低減できる。

【0014】

（４）上記形態の炭化水素製造システムにおいて、前記炭化水素製造装置は、さらに、前記第１反応器から排出されるガスに含まれる二酸化炭素の濃度を取得する濃度取得部を有し、前記流量制御部は、前記濃度取得部により取得された二酸化炭素の濃度が２０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下の場合に、前記第１反応器への大気の供給を停止し、かつ、前記第１水素供給部から前記第１反応器への水素の供給を開始してもよい。
この構成によれば、吸蔵成分が供給された大気からＣＯ₂を吸蔵している場合に、吸蔵成分が吸蔵できなくなったＣＯ₂が外気へと排出されることを抑制できる。この結果、本構成のシステムでは、システム内で循環しているＣＯ₂を高効率で再利用できる。

【0015】

（５）上記形態の炭化水素製造システムにおいて、前記流量制御部は、前記濃度取得部により取得された二酸化炭素の濃度が２０ｐｐｍ以上１５０ｐｐｍ以下の場合に、前記第１反応器への大気の供給を停止し、かつ、前記第１水素供給部から前記第１反応器への水素の供給を開始してもよい。
この構成によれば、大気の供給を停止するためのＣＯ₂の濃度基準の最大値がさらに小さく設定されている。そのため、システム内で循環しているＣＯ₂をさらに高効率で再利用できる。

【0016】

（６）上記形態の炭化水素製造システムにおいて、さらに、前記熱交換器による前記熱媒の流量を制御する熱媒制御部を備え、前記炭化水素製造装置は、複数の前記第１反応器を有し、前記熱媒制御部は、前記複数の第１反応器の内、前記第１水素供給部により水素が供給されている前記第１反応器に対して、前記熱媒の流量を制御して供給してもよい。
この構成によれば、複数の第１反応器の内、いずれかの第１反応器の吸蔵成分がＣＯ₂を吸蔵しつつ、別の第１反応器で吸蔵成分から二酸化炭素を分離できる。この結果、より短時間で、システムの外部へとＣＯ₂を排出せずに、高効率でＣＯ₂をシステム内で再利用できる。

【0017】

（７）上記形態の炭化水素製造システムにおいて、さらに、前記熱交換器による前記熱媒の流量を制御する熱媒制御部を備え、前記熱媒制御部は、前記熱交換器から前記第１反応器に対して、流量を制御した前記熱媒を常に供給してもよい。
この構成によれば、熱媒の流路を開閉するためのバルブを備えてなくてもよい。これにより、システム全体の構成を簡素化した上で、吸蔵成分からＣＯ₂を脱離する際の第１反応器での処理能力を高くし、かつ、一酸化炭素（ＣＯ）が発生しない温度に維持できる。

【0018】

（８）上記形態の炭化水素製造システムにおいて、さらに、前記熱媒を加熱する加熱部を有してもよい。
この構成によれば、燃焼器から得られる熱が少ない場合に、加熱部により第１反応器へと供給される熱媒を加熱できる。この結果、吸蔵成分がＣＯ₂を脱離する際の第１反応器の温度をより適切な温度に設定できるため、第１反応器の処理性能が向上する。

【0019】

（９）上記形態の炭化水素製造システムにおいて、さらに、前記熱媒の温度を検出する第１温度センサと、前記加熱部による前記熱媒の加熱を制御する加熱制御部と、を備え、前記炭化水素製造装置は、さらに、前記第１反応器の温度を検出する第２温度センサを有し、前記加熱制御部は、前記第１温度センサにより検出された前記熱媒の温度が第１温度未満の場合に、前記加熱部により前記熱媒を加熱し、前記第１温度センサにより検出された前記熱媒の温度が前記第１温度未満から前記第１温度以上へと変化した場合に、前記加熱部による前記熱媒の加熱を停止し、前記流量制御部は、前記第２温度センサにより検出された前記第１反応器の温度が前記第１温度よりも高い第２温度を超える場合に、前記第１水素供給部から前記第１反応器への水素の供給を停止してもよい。
この構成によれば、吸蔵成分からＣＯ₂を脱離する際の第１反応器の温度は、合成触媒の処理性能が高い温度の第１温度と同等もしくは高く、かつ、ＣＯが発生しない温度の第１温度未満に維持される。この結果、吸蔵成分からＣＯ₂を脱離する際の第１反応器の処理性能がさらに向上する。

【0020】

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、炭化水素製造システム、メタン製造システム、炭化水素製造装置、燃焼装置、炭化水素製造方法および炭化水素製造システムの制御方法これら装置や方法を実行するためのコンピュータプログラム、このコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、コンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態としてのメタン製造システムの概略ブロック図である。

【図2】反応器へと供給される熱媒の流量についての説明図である。

【図3】本実施形態のメタン製造方法のフローチャートである。

【図4】第２実施形態のメタン製造システムの概略ブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態としてのメタン製造システム（炭化水素製造システム）３００の概略ブロック図である。メタン製造システム３００は、二酸化炭素（ＣＯ₂）から炭化水素であるメタンを製造し、製造したメタンを燃料として燃焼するシステムである。図１に示されるように、メタン製造システム３００は、ＣＯ₂と水素（Ｈ₂）とからメタンを製造する第１メタン製造装置（炭化水素製造装置）１００と、製造されたメタンを燃料として燃焼する燃焼器１と、燃焼器１による燃焼後に発生する二酸化炭素を含む排気ガス（排ガス）が供給される第２メタン製造装置（二酸化炭素分離装置）２００と、を備えている。

【0023】

第１メタン製造装置１００は、ＣＯ₂を吸蔵すると共にメタンを製造する触媒（吸蔵成分、合成触媒）５を収容している反応器（第１反応器）４と、反応器４にＨ₂を供給する第１Ｈ₂供給部（第１水素供給部）２０と、第１Ｈ₂供給部２０から反応器４へと供給されるＨ₂の流量を制御するバルブ９と、大気を反応器４へと送り込むためのポンプ２と、ポンプ２から反応器４へと供給される大気の流量を制御するバルブ３と、反応器４から排出される排出ガス（排ガス）中のＣＯ₂濃度を検出するＣＯ₂濃度センサ（濃度取得部）７と、反応器４から排出されて第２メタン製造装置２００へと供給される混合ガスの流量を制御する三方弁のバルブ６と、後述する熱交換器１４から反応器４へと供給される熱媒ＨＣを加熱する加熱部１２と、加熱部１２内を流れて反応器４へと供給される熱媒ＨＣの温度を検出する第１温度センサ１３と、反応器４内の温度を検出する第２温度センサ１１と、加熱部１２から反応器４へと供給される熱媒ＨＣの流量を制御する熱媒供給部１０と、各センサ７，１１，１３の検出値を取得すると共に各バルブ３，６，９、熱媒供給部１０、およびポンプ２を制御する制御部８と、を備えている。

【0024】

反応器４に収容されている触媒５は、大気中のＣＯ₂を吸蔵可能な吸蔵成分としてのＣａＯと、ＣＯ₂とＨ₂とからメタンを合成する合成触媒のＲｕと、の混合物である。反応器４では、ポンプ２により大気が供給されて、吸蔵成分が大気中のＣＯ₂を吸蔵する。その後、第１Ｈ₂供給部２０から供給されたＨ₂と、吸蔵成分に吸蔵されていたＣＯ₂とが、合成触媒により下記式（１）に示されるメタン化反応を生じさせることにより、メタンが製造される。
ＣＯ₂＋４Ｈ₂ → ＣＨ₄＋２Ｈ₂Ｏ ・・・（１）

【0025】

図１に示されるように、制御部８は、バルブ６を制御することにより、反応器４から排出される混合ガスを大気に排出できる。制御部８は、触媒５にＣＯ₂を吸蔵させるＣＯ₂吸蔵工程では、バルブ３を開いて、ポンプ２を作動させることにより反応器４に大気を供給させ、かつ、バルブ９を閉じ、バルブ６を開いて外気に接続する。これにより、触媒５によりＣＯ₂が吸蔵された後の窒素（Ｎ₂）等を含む混合ガスは大気へと放出される。

【0026】

ＣＯ₂吸蔵工程において、ＣＯ₂濃度センサ７は、反応器４の排ガス中のＣＯ₂濃度が１００ｐｐｍを超える状態を監視している。本実施形態では、ＣＯ₂濃度が１００ｐｐｍを越えると、ＣＯ₂濃度センサ７は、制御部８へと制御信号を送信する。制御信号を受信した制御部８は、ＣＯ₂吸蔵工程を停止して、第１Ｈ₂供給部２０から反応器４へとＨ₂を供給してＣＯ₂とＨ₂とからメタンを製造する還元工程を開始する。還元工程では、制御部８は、開いていたバルブ３を閉じ、かつ、閉じていたバルブ９を開き、さらにバルブ６を制御することにより反応器４の出口と第２メタン製造装置２００とを接続する。還元工程が開始されてから所定時間が経過すると、制御部８は、バルブ３，６，９を制御して、還元工程からＣＯ₂吸蔵工程へと切り替える。本実施形態における制御部８、ポンプ２、およびバルブ３，９は、流量制御部に相当する。なお、熱媒ＨＣについての説明は後述する。

【0027】

図１に示されるように、燃焼器１は、反応器４により製造されたメタンと、後述する第２メタン製造装置２００のメタン化反応器１８により製造されたメタンとを、大気から供給された空気と混合して燃焼する。燃焼された高温の排ガスは、熱交換器１４へと供給される。

【0028】

第２メタン製造装置２００は、燃焼器１の排ガス中のＣＯ₂を分離して変換することにより、炭化水素であるメタンを製造する。図１に示されるように、第２メタン製造装置２００は、Ｈ₂を供給する第２Ｈ₂供給部（第２水素供給部）２１と、第２Ｈ₂供給部２１から供給されたＨ₂と排ガス中のＣＯ₂とを用いてメタン化反応により炭化水素としてのメタンを製造するメタン化反応器（第２反応器）１８と、メタン化反応器１８および反応器４から燃焼器１へと供給されるメタンを含む混合ガスを除湿する除湿器１９と、燃焼器１の排ガスが供給されて排ガスを除熱する熱交換器１４と、熱交換器１４により除熱された排ガスからＣＯ₂を分離してメタン化反応器１８へと供給するＣＯ₂吸着器（吸着塔）１７と、熱交換器１４からＣＯ₂吸着器１７へと供給される排ガス中の水分を除去する除湿器１５と、を備えている。

【0029】

メタン化反応器１８には、ＣＯ₂とＨ₂とを用いて上記式（１）に示されるメタン化反応を生じさせる反応触媒２２のＲｕが収容されている。そのため、メタン化反応器１８内では、第２Ｈ₂供給部２１から供給されたＨ₂と、ＣＯ₂吸着器１７から供給されたＣＯ₂とにより、メタンが製造される。なお、本実施形態では、メタン化反応器１８内の反応触媒２２と、反応器４内の合成触媒とは、同じ触媒のＲｕである。熱交換器１４は、燃焼器１から排出される高温の排ガスを除熱し、除熱により得た熱を、熱媒ＨＣを介して反応器４の加熱に利用する。なお、本実施形態の熱媒ＨＣは、オイルであり、配管中を流れるように構成されている。

【0030】

熱交換器１４により除熱された排ガスは、除湿器１５により水分が除去され、ＣＯ₂吸着器１７に供給される。ＣＯ₂吸着器１７は、供給された排ガス中のＣＯ₂を吸着する触媒としてのゼオライトを収容している。ゼオライトによりＣＯ₂が吸着された後の排ガスは、図１に示されるように大気へと放出される。ＣＯ₂を吸着したゼオライトは、温度スイングにより、ＣＯ₂を分離する。分離したＣＯ₂は、メタン化反応器１８へと供給される。

【0031】

熱交換器１４により加熱された熱媒ＨＣは、制御部８による熱媒供給部１０の制御により、熱交換器１４と反応器４との間での循環が制御される。本実施形態では、反応器４の周囲に熱媒ＨＣが流通できる二重管構造を採用しているため、燃焼器１により生成された熱は、熱媒ＨＣを介して反応器４へと供給される。なお、他の実施形態では、熱交換器１４は、マスフローコントローラを備え、熱媒ＨＣの流量をより精密に制御してもよい。制御部８および熱媒供給部１０は、熱媒制御部に相当する。

【0032】

本実施形態では、制御部８は、反応器４のＣＯ₂吸蔵工程では熱媒ＨＣを循環させず、還元工程で熱媒ＨＣを循環させる。制御部８は、第１温度センサ１３の検出温度と、第２温度センサ１１の検出温度とを常に取得している。制御部８は、取得した２つの検出温度に応じて、熱媒供給部１０を制御する。具体的には、制御部８は、反応器４の工程がＣＯ₂吸蔵工程から還元工程に切り替わると、熱媒供給部１０を制御して熱媒ＨＣを循環させる。制御部８は、第１温度センサ１３により検出される加熱部１２内の熱媒ＨＣの温度が２５０℃（第１温度）未満の場合に、加熱部１２を制御して熱媒ＨＣを加熱させる。制御部８は、加熱部１２内の熱媒ＨＣの温度が２５０℃以上に変化すると、熱媒ＨＣの加熱を停止させる。一方で、還元工程に切り替わった際の加熱部１２内の熱媒ＨＣの温度が２５０℃よりも高い３３０℃（第２温度Ｔ２）を超えている場合には、制御部８は、熱媒ＨＣの循環を停止させる。これは、反応器４内の温度が高すぎると、触媒５により一酸化炭素（ＣＯ）が製造されるおそれと、反応活性が低下するおそれと、があるためである。なお、制御部８は、加熱制御部に相当する。

【0033】

図２は、反応器４へと供給される熱媒ＨＣの流量についての説明図である。図２には、本実施形態の制御部８が、還元工程において、反応器４の温度と、反応器４へと供給されるＨ₂の供給量とに応じて決定する熱媒ＨＣの流量マップが示されている。図２に示されるように、制御部８は、反応器４へのＨ₂の供給量を横軸とし、閾値としての３３０℃から、第２温度センサ１１により検出された反応器４の温度を差し引いた値を縦軸とした場合のマップから、反応器４へと供給させる熱媒ＨＣの流量を決定する。図２に示される実線は、熱媒ＨＣの流量が同じ流量であること表している。すなわち、制御部８は、図２の破線の矢印で示されるように、Ｈ₂の供給量が多く、かつ、温度差が大きいほど、反応器４へと供給する熱媒ＨＣの流量を多くする。一方で、制御部８は、Ｈ₂の供給量が少なく、かつ、温度差が小さいほど、反応器４へと供給する熱媒ＨＣの流量を小さくする。

【0034】

図３は、本実施形態のメタン製造方法のフローチャートである。図３に示される製造フローでは、初めに、反応器４に収容されている触媒５にＣＯ₂を吸蔵させるＣＯ₂吸蔵工程が開始される（ステップＳ１）。ＣＯ₂吸蔵工程開始時に、制御部８は、バルブ３，６を開き、かつ、バルブ９を閉じた状態で、ポンプ２を作動させることにより、反応器４内へと大気を供給する。ＣＯ₂が吸蔵された大気は、反応器４から排出されバルブ６を介して排出される。

【0035】

ＣＯ₂濃度センサ７は、バルブ６を介して外気に排出される排ガス中のＣＯ₂濃度を常に検出している（ステップＳ２）。制御部８は、ＣＯ₂濃度センサ７により検出されたＣＯ₂濃度が１００ｐｐｍを超えているか否かを判定する（ステップＳ３）。制御部８は、ＣＯ₂濃度が１００ｐｐｍ以下と判定した場合には（ステップＳ３：ＮＯ）、引き続き、ＣＯ₂濃度を監視する。

【0036】

一方で、制御部８は、ＣＯ₂濃度が１００ｐｐｍを超えていると判定した場合には（ステップＳ３：ＹＥＳ）、ＣＯ₂吸蔵工程を停止し、反応器４で行われる工程を還元工程へと切り替える（ステップＳ４）。還元工程に切り替わると、制御部８は、開いていたバルブ３を閉じてポンプ２の動作を停止させ、バルブ９を開いて反応器４へとＨ₂を供給し、バルブ６を第２メタン製造装置２００へと接続する。また、制御部８は、熱媒供給部１０を制御することにより、反応器４への熱媒ＨＣの循環を開始させる（ステップＳ５）。

【0037】

制御部８は、第１温度センサ１３により取得される加熱部１２内の熱媒ＨＣの温度が第１温度Ｔ１（２５０℃）よりも低いか否かを判定する（ステップＳ６）。加熱部１２内の熱媒ＨＣの温度が第１温度Ｔ１以上と判定された場合には（ステップＳ６：ＮＯ）、後述するステップＳ１０の処理が行われる。一方で、制御部８は、加熱部１２内の熱媒ＨＣの温度が第１温度Ｔ１よりも低いと判定した場合には（ステップＳ６：ＹＥＳ）、加熱部１２を作動させることにより熱媒ＨＣを加熱する（ステップＳ７）。

【0038】

次に、制御部８は、第１温度センサ１３により検出される加熱後の熱媒ＨＣの温度が２５０℃を超えたか否かを判定する（ステップＳ８）。制御部８は、熱媒ＨＣの温度が第１温度Ｔ１を超えていないと判定した場合には（ステップＳ８：ＮＯ）、引き続き、加熱部１２により熱媒ＨＣを加熱し続ける。一方で、制御部８は、熱媒ＨＣの温度が第１温度Ｔ１を超えたと判定した場合には（ステップＳ８：ＹＥＳ）、加熱部１２による熱媒ＨＣの加熱を停止させて（ステップＳ９）、ステップＳ１０の処理が行われる。

【0039】

ステップＳ１０の処理では、制御部８は、第２温度センサ１１により検出される反応器４の温度が第２温度Ｔ２（３３０℃）よりも高いか否かを判定する（ステップＳ１０）。反応器４の温度が３３０℃を超えると判定された場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御部８は、熱媒ＨＣの循環を停止させ（ステップＳ１１）、ステップＳ１２の処理を行う。一方で、制御部８は、反応器４の熱媒ＨＣの温度が第２温度Ｔ２以下と判定した場合には（ステップＳ１０：ＮＯ）、還元工程に切り替わってからの時間が予め設定された所定時間を経過しているか否かを判定する（ステップＳ１２）。

【0040】

還元工程に切り替わってからの時間が所定時間を経過していないと判定された場合には（ステップＳ１２：ＮＯ）、ステップＳ６以降の処理が繰り返される。一方で、制御部８は、還元工程に切り替わってからの時間が所定時間を経過していると判定した場合には（ステップＳ１２：ＹＥＳ）、熱媒供給部１０を制御することにより、熱媒ＨＣの循環を停止し、バルブ６，９を閉めて還元工程を停止する（ステップＳ１３）。その後、制御部８は、所定の操作を受け付けるなどにより、メタン製造の終了を判定する（ステップＳ１４）。制御部８は、メタン製造を終了しないと判定した場合には（ステップＳ１４：ＮＯ）、ステップＳ１以降の処理を繰り返す。一方で、制御部８は、所定の操作を受け付けた場合にはメタン製造を終了すると判定し（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、メタン製造フローが終了する。

【0041】

以上説明したように、本実施形態のメタン製造システム３００は、第１メタン製造装置１００と、燃焼器１からＣＯ₂を含む排ガスが供給される第２メタン製造装置２００と、熱交換器１４とを備えている。第１メタン製造装置１００は、ＣＯ₂吸蔵成分およびメタン化反応を生じさせる合成触媒を収容している反応器４と、反応器４へとＨ₂を供給する第１Ｈ₂供給部２０と、反応器４へと供給されるＨ₂および大気の流量を制御する制御部８と、を備えている。燃焼装置２００は、燃焼器１の排ガス中のＣＯ₂を分離するＣＯ₂吸着器１７を備えている。熱交換器１４は、熱媒ＨＣを用いて、第２メタン製造装置２００に供給された高温の排ガスを除熱し、除熱により得た熱を反応器４の加熱に利用する。そのため、本実施形態では、燃焼器１から排出される高温の排ガスは、熱交換器１４の熱媒ＨＣにより冷却される。ＣＯ₂吸着器１７は、供給される排ガスが低温である場合にＣＯ₂の吸着性能が向上する。このため、除熱に伴う排ガスの温度の低下によって、第２メタン製造装置２００におけるＣＯ₂の吸着性能を向上できる。さらに、熱交換器１４により排ガスから得られた熱は、還元工程を行っている反応器４の加熱に利用される。この結果、ＣＯ₂吸蔵工程で大気により冷却された反応器４内の合成触媒を加熱できるため、還元工程時の反応器４の処理性能が向上する。このように、熱交換器１４による熱媒ＨＣを介した熱利用により、メタン製造システム３００の全体のエネルギー効率が向上し、反応器４内の触媒５を加熱するための外部エネルギーを低減できる。

【0042】

また、本実施形態の第１メタン製造装置１００は、反応器４の排ガス中のＣＯ₂濃度を検出するＣＯ₂濃度センサ７を備えている。制御部８は、反応器４でＣＯ₂吸蔵工程を行っている場合に、ＣＯ₂濃度センサ７により検出されるＣＯ₂濃度が１００ｐｐｍよりも高くなると、ＣＯ₂吸蔵工程から還元工程へと切り替える。そのため、本実施形態の反応器４では、ＣＯ₂吸蔵工程が行われている場合に、大量のＣＯ₂が外気へと排出されることを抑制できる。この結果、メタン製造システム３００では、システム内で循環しているＣＯ₂を高効率で再利用できる。

【0043】

また、本実施形態の第１メタン製造装置１００は、熱交換器１４から反応器４へと供給される熱媒ＨＣの温度を加熱する加熱部１２を備えている。そのため、本実施形態では、燃焼器１から得られる熱が少ない場合に、加熱部１２により反応器４へと供給される熱媒ＨＣを加熱できる。この結果、還元工程時の反応器４の温度をより適切な温度に設定できるため、反応器４の処理性能が向上する。

【0044】

また、本実施形態の第１メタン製造装置１００は、加熱部１２内の熱媒ＨＣの温度を検出する第１温度センサ１３と、反応器４内の温度を検出する第２温度センサ１１と、を備えている。制御部８は、図３に示されるように、第１温度センサ１３により検出された熱媒ＨＣの温度が第１温度Ｔ１（２５０℃）未満の場合に、加熱部１２により熱媒ＨＣを加熱させる。また、制御部８は、第２温度センサ１１により検出された反応器４の温度が第２温度Ｔ２（３３０℃）を超える場合に、熱媒ＨＣの循環を停止させる。そのため、還元工程が行われている反応器４の温度は、合成触媒の処理性能が高く、かつ、ＣＯが発生しない温度に維持される。この結果、還元工程時の反応器４の処理性能がさらに向上する。

【0045】

＜第１実施形態の変形例＞
上記第１実施形態では、図３に示されるように、反応器４へと熱媒ＨＣが供給されるのは還元工程時であり、ＣＯ₂吸蔵工程時には熱媒ＨＣが反応器４に供給されていない。それに対し、変形例の制御部８は、熱交換器１４から反応器４へと流量を制御した熱媒ＨＣを常に供給している。この場合に、制御部８は、第１温度センサ１３および第２温度センサ１１の検出温度を常に監視しており、上記第１実施形態と同じ２５０℃と３３０℃との閾値により、加熱部１２と工程切替とを制御している。

【0046】

以上説明したように、この変形例では、熱交換器１４と反応器４との間を熱媒ＨＣが常時循環しているため、システムが熱媒ＨＣの流路を開閉するためのバルブを備えてなくてもよい。これにより、システム全体の構成を簡素化した上で、還元工程での反応器４での処理能力を高くし、かつ、ＣＯが発生しない温度に維持できる。

【0047】

メタン製造装置１００が複数の反応器４を有し、制御部８は、複数の反応器４の内、第１Ｈ₂供給部２０によりＨ₂が供給されている反応器４に熱媒ＨＣを供給してもよい。これにより、いずれかの反応器４でＣＯ₂吸蔵工程を行いつつ、別の反応器４で還元工程を行うことができる。この結果、より短時間で、外部へとＣＯ₂を排出せずに高効率で、ＣＯ₂を再利用できる。

【0048】

＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態のメタン製造システム３００ａの概略ブロック図である。第２実施形態のメタン製造システム３００ａでは、第１実施形態のメタン製造システム３００と比較して、第２メタン製造装置２００ａが備える熱交換器１４ａと、第１メタン製造装置１００ａが備える制御部８ａとが異なり、他の構成等については第１実施形態と同じである。そのため、第２実施形態では、第１実施形態と異なる構成等について説明し、その他の説明を省略する。

【0049】

第２実施形態の熱交換器１４ａは、燃焼器１の排ガスの除熱により得た熱に代えて、メタン化反応器１８によるメタン化反応の発熱反応により得られた熱を、熱媒ＨＣを介して反応器４と、ＣＯ₂吸着器１７との両方へと供給する。なお、第２実施形態のＣＯ₂吸着器１７ａは、反応器４と同じように二重管構造を有している。

【0050】

以上説明したように、第２実施形態のメタン製造システム３００ａでは、第２メタン製造装置２００ａは、メタン化反応器１８へとＨ₂を供給する第２Ｈ₂供給部２１と、排ガス中のＣＯ₂と第２Ｈ₂供給部２１からのＨ₂とを用いてメタン化反応によりメタンを製造するメタン化反応器１８と、を備えている。熱交換器１４ａは、燃焼器１の排ガスの除熱により得た熱に代えて、メタン化反応による発熱により得た熱を反応器４へと供給する。そのため、第２実施形態のメタン製造システム３００ａでは、熱交換器１４により、メタン化反応が発生しているメタン化反応器１８が冷却される。メタン化反応は、発熱反応であるため、冷却されることによりメタン製造能力が向上する。さらに、熱交換器１４によりメタン化反応器１８から得られた熱は、還元工程を行っている反応器４の加熱に利用される。この結果、メタン製造システム３００ａの全体のエネルギー効率が向上し、システムを稼働させるための外部エネルギーを低減できる。

【0051】

また、第２実施形態の第２メタン製造装置２００ａが備えるＣＯ₂吸着器１７ａは、排ガス中のＣＯ₂を吸着し、温度スイングによって吸着したＣＯ₂を分離できるゼオライトを収容している。熱交換器１４ａは、メタン化反応器１８から得た熱を、ゼオライトからＣＯ₂を分離させる温度スイングにも利用する。そのため、第２実施形態のメタン製造システム３００ａでは、メタン化反応の発熱反応により得られた熱が、反応器４の加熱に加えて、排ガス中のＣＯ₂の吸着から分離に必要な熱としても利用される。これにより、メタン製造システム３００ａの全体のエネルギー効率がさらに向上し、システムを稼働させるための外部エネルギーを低減できる。

【0052】

＜第２実施形態の変形例＞
熱交換器１４ａは、燃焼器１の排ガスの除熱により得た熱に代えて、メタン化反応による発熱により得た熱を反応器４およびＣＯ₂吸着器１７ａへと供給したが、燃焼器１の排ガスの除熱と、メタン化反応による発熱と、の両方により得た熱を、反応器４とＣＯ₂吸着器１７ａとの少なくとも一方に供給してもよい。

【0053】

＜上記実施形態の変形例＞
本発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

【0054】

［変形例１］
第１実施形態および第２実施形態のメタン製造システム３００，３００ａは、一例であり、メタン製造システム３００，３００ａが備える構成および実行する制御については、種々変形可能である。例えば、熱媒ＨＣを循環させるための熱交換器１４，１４ａ，加熱部１２，第１温度センサ１３，および熱媒供給部１０は、第１メタン製造装置１００，１００ａと第２メタン製造装置２００，２００ａとのいずれにも含まれずに、独立した構成としてメタン製造システム３００，３００ａに備えられていてもよい。メタン製造システム３００は、第１メタン製造装置１００と、二酸化炭素を着脱可能な第２メタン製造装置２００と、熱交換器１４とを備えており、第１メタン製造装置１００が、反応器４と、第１Ｈ₂供給部２０と、流量制御部とを有している範囲で変形可能である。そのため、第１メタン製造装置１００，１００ａは、加熱部１２、およびＣＯ₂濃度センサ７を備えていなくてもよく、その他の構成を備えていてもよい。また、第２メタン製造装置２００，２００ａは、第２Ｈ₂供給部２１と、メタン化反応器１８とを備えていなくてもよく、その他の構成を備えていてもよい。例えば、ポンプ２は、反応器４へと大気を送り込む機能を有する装置の範囲で変形可能であり、送風ファンなどであってもよい。熱交換器１４，１４ａは、除湿器１５を有する一体化した装置であってもよい。

【0055】

第１メタン製造装置１００，１００ａおよび第２メタン製造装置２００，２００ａが製造する炭化水素の一例としてメタンを例に挙げて説明したが、製造される炭化水素はメタン以外であってもよく、例えば、エタンやプロパンであってもよい。製造される炭化水素に応じて、反応器４およびメタン化反応器１８に収容される合成触媒および反応触媒２２は選択されればよい。また、反応器４およびメタン化反応器１８の制御温度についても、収容される合成触媒および反応触媒２２などに応じて適宜選択されればよい。上記第１実施形態の反応器４に収容された吸蔵成分は、ＣａＯであったが、大気中のＣＯ₂を吸蔵可能な金属酸化物と金属水酸化物との少なくとも１つが選択されればよく、例えば、Ｎａ，Ｃａであってもよいし、これらの組み合わせであってもよい。また、反応器４およびメタン化反応器１８でメタン化反応を生じさせる合成触媒または反応触媒２２として、上記第１実施形態では、Ｒｕを例に挙げたが、Ｒｕ以外であってもよく、例えば、Ｎｉ等であってもよい。

【0056】

上記第１実施形態の第１温度センサ１３は、加熱部１２内に配置されたが、反応器４へと供給される熱媒ＨＣの温度を検出可能な範囲で変形可能である。例えば、熱媒供給部１０に配置されてもよいし、熱媒供給部１０と加熱部１２とを接続する配管内に配置されてもよい。同じように、第２温度センサ１１は、反応器４の温度を検出可能な範囲で変形可能であり、例えば、反応器４から排出される熱媒出口の温度を検出してもよい。

【0057】

制御部８，８ａは、第１メタン製造装置１００，１００ａおよび第２メタン製造装置２００，２００ａの各部を制御したが、制御機能毎に分けられていてもよい。例えば、熱媒供給部１０を制御する制御部と、加熱部１２を制御する制御部と、反応器４への供給される大気の流量を制御する制御部と、第１Ｈ₂供給部２０および第２Ｈ₂供給部２１を制御する制御部と、が独立した構成であってもよい。第１Ｈ₂供給部２０と第２Ｈ₂供給部２１とは１つの水素タンクで形成されて、分岐した配管と、制御部８，８ａとにより、反応器４およびメタン化反応器１８に供給されるＨ₂の流量が制御されてもよい。

【0058】

上記第１実施形態および第２実施形態において、ハードウェアによって実現されるとした構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されるとした構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。

【0059】

［変形例２］
上記第１実施形態の制御部８は、図３のステップＳ３に示されるように、ＣＯ₂濃度センサ７により検出される反応器４の排ガス中のＣＯ₂濃度と、閾値としての１００ｐｐｍとの比較により、ＣＯ₂吸蔵工程から還元工程への切替を判定したが、切替判定については変形可能である。例えば、制御部８は、予め設定された閾値時間の経過判定によって、ＣＯ₂吸蔵工程から還元工程へと切り替えてもよい。また、制御部８は、ＣＯ₂濃度で切替を判定する場合に、閾値として２０ｐｐｍ以上４００ｐｐｍ以下を採用することが好ましい。さらに、制御部８は、閾値として２０ｐｐｍ以上１５０ｐｐｍ以下を採用するとより好ましい。閾値の最大値を小さくすることにより、メタン製造システム３００内で循環しているＣＯ₂をさらに高効率で再利用できる。

【0060】

上記第１実施形態の制御部８は、図３のステップＳ６，Ｓ８に示されるように、第１温度センサ１３の検出温度と、閾値としての第１温度Ｔ１である２５０℃との比較により、加熱部１２の動作を制御したが、加熱部１２の動作判定については変形可能である。例えば、還元工程が行われてからの経過時間に応じて、加熱部１２の動作のオン／オフを決定してもよい。加熱部１２は、周知の装置を採用でき、電力によって動作するヒータ等でもよい。また、第１温度Ｔ１については、第１温度センサ１３がメタン製造システム３００内で配置される位置に応じて変化してもよいし、製造される炭化水素の種類や反応器４に収容される触媒５に応じて変化させてもよい。同じように、制御部８は、図３のステップＳ１０に示されるように、第２温度センサ１１の検出温度が閾値としての第２温度Ｔ２である３３０℃を超えている場合に、還元工程を停止させたが、還元工程の停止判定については種々変形可能である。第２温度Ｔ２は、第１温度Ｔ１よりも高い温度であり、第２温度センサ１１が配置される位置や反応器４の大きさに応じて変化してもよい。例えば、メタン製造システム３００は、熱媒ＨＣを冷却する冷却部を備えており、制御部８は、還元工程を終了させる代わりに、熱媒ＨＣの冷却を開始させてもよい。

【0061】

図３に示されるメタン製造方法のフローチャートでは、説明の便宜上、還元工程が終了した時点でフローの終了が判定されているが、フローの開始および終了のタイミングについては、適宜変形できる。例えば、フローの終了判定は、ＣＯ₂吸蔵工程の途中で行われてもよいし、ＣＯ₂吸蔵工程または還元工程の途中で行われてもよい。

【0062】

以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

【符号の説明】

【0063】

１…燃焼器
２…ポンプ（流量制御部）
３，９…バルブ（流量制御部）
４…反応器（第１反応器）
５…触媒（吸蔵触媒、合成触媒）
６…バルブ
７…ＣＯ₂濃度センサ（濃度取得部）
８，８ａ…制御部（流量制御部、熱媒制御部、加熱制御部）
１０…熱媒供給部（熱媒制御部）
１１…第２温度センサ
１２…加熱部
１３…第１温度センサ
１４，１４ａ…熱交換器
１５，１９…除湿器
１７，１７ａ…ＣＯ₂吸着器（吸着塔）
１８…メタン化反応器（第２反応器）
２０…第１Ｈ₂供給部（第１水素供給部）
２１…第２Ｈ₂供給部（第２水素供給部）
２２…反応触媒
１００，１００ａ…第１メタン製造装置（炭化水素製造装置）
２００，２００ａ…第２メタン製造装置（二酸化炭素分離装置）
３００，３００ａ…メタン製造システム（炭化水素製造システム）
ＨＣ…熱媒
Ｔ１…第１温度
Ｔ２…第２温度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】