特許 7432997 合成物生産システム及び合成物生産方法

(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】2024-02-08

(45)【発行日】2024-02-19

(54)【発明の名称】合成物生産システム及び合成物生産方法

(51)【国際特許分類】

   C07C 1/12 20060101AFI20240209BHJP

   C07C 9/04 20060101ALI20240209BHJP

   C07C 29/151 20060101ALI20240209BHJP

   C07C 31/04 20060101ALI20240209BHJP

   C07C 43/04 20060101ALI20240209BHJP

【ＦＩ】

C07C1/12

C07C9/04

C07C29/151

C07C31/04

C07C43/04 D

【請求項の数】 22

(21)【出願番号】P 2019097275

(22)【出願日】2019-05-24

(65)【公開番号】P2020189817

(43)【公開日】2020-11-26

【審査請求日】2022-05-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】圓島 信也

(72)【発明者】

【氏名】谷岡 忠輝

(72)【発明者】

【氏名】藤田 和徳

(72)【発明者】

【氏名】安藤 喜昌

(72)【発明者】

【氏名】堤 淳史

【審査官】水島 英一郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０６９９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３５２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／００９５７５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－２６３４００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１０９７６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５３４６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０９９７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１０／１０２９７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１０２３５１６２４（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０３７７３５２４（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０４３７１７８０（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５２９６０３３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３１９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５７７９０４７（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６８３１３２６（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５３０２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１８－５２１１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１３７６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２６１７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０７６０６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１８４１３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】水素エネルギーシステム，2003年，Vol.28,No.1，16-22

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０７Ｃ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

副生水素を排出する副生水素排出プラントと、
二酸化炭素含有ガスを排出する二酸化炭素排出プラントと、
前記副生水素と前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素とを合成することにより合成物を生産する合成プラントと、
前記合成プラントに供給される前記副生水素の流量に対して、流量を調整した前記二酸化炭素を前記合成プラントに導くように構成された流量調整装置と、
を備え、
前記流量調整装置は、
前記二酸化炭素排出プラントから排出される前記二酸化炭素含有ガスから前記二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、
前記合成プラントへの前記副生水素の供給量に応じた分だけ前記二酸化炭素を回収するよう、前記二酸化炭素回収装置における前記二酸化炭素含有ガスからの前記二酸化炭素の回収率、または、前記二酸化炭素回収装置に導く前記二酸化炭素含有ガスの量を調整することで、前記二酸化炭素回収装置の前記二酸化炭素の回収量を前記副生水素の流量に応じて制御するように構成された回収量調整部と、
を含み、
前記流量調整装置は、前記回収量調整部における前記二酸化炭素の前記回収量の制御により、前記合成プラントに導く前記二酸化炭素の流量を調整するように構成された
合成物生産システム。

【請求項2】

前記副生水素排出プラントから排出される前記副生水素を蓄積するための副生水素貯蔵装置を備え、
前記副生水素貯蔵装置から前記合成プラントに前記副生水素を供給可能に構成された
請求項１に記載の合成物生産システム。

【請求項3】

前記副生水素排出プラントから排出される前記副生水素を前記合成プラントに供給するための第１供給ラインを備え、
前記副生水素貯蔵装置は、前記第１供給ラインから分岐した第１供給分岐ラインに設けられる
請求項２に記載の合成物生産システム。

【請求項4】

前記流量調整装置は、前記副生水素貯蔵装置の残量に応じて前記二酸化炭素の流量を制御するように構成される
請求項２又は３に記載の合成物生産システム。

【請求項5】

前記二酸化炭素を蓄積するための二酸化炭素貯蔵装置を備え、
前記二酸化炭素貯蔵装置から前記合成プラントに前記二酸化炭素を供給可能に構成されている
請求項１乃至４の何れか一項に記載の合成物生産システム。

【請求項6】

前記二酸化炭素排出プラントから排出される前記二酸化炭素含有ガスに含まれる前記二酸化炭素を前記合成プラントに供給するための第２供給ラインを備え、
前記二酸化炭素貯蔵装置は、前記第２供給ラインから分岐した第２供給分岐ラインに設けられる
請求項５に記載の合成物生産システム。

【請求項7】

前記流量調整装置は、
前記二酸化炭素排出プラントから排出される前記二酸化炭素含有ガスから前記二酸化炭素を回収して、前記二酸化炭素貯蔵装置及び前記合成プラントに前記二酸化炭素を供給する二酸化炭素回収装置と、
前記二酸化炭素回収装置の前記二酸化炭素の回収量を制御するように構成された回収量調整部と、
を含み、
前記流量調整装置は、前記二酸化炭素貯蔵装置の残量に応じて前記二酸化炭素回収装置の回収量を制御するように構成される
請求項５又は６に記載の合成物生産システム。

【請求項8】

前記副生水素排出プラントは、苛性ソーダを生成するプラントであり、前記苛性ソーダを生成するための塩電解において前記副生水素を生成する
請求項１乃至７の何れか一項に記載の合成物生産システム。

【請求項9】

前記二酸化炭素排出プラントの発電電力の少なくとも一部を前記副生水素排出プラント又は前記合成プラントに供給する
請求項１乃至８の何れか一項に記載の合成物生産システム。

【請求項10】

前記二酸化炭素排出プラントの排熱を前記合成プラントに供給する
請求項１乃至９の何れか一項に記載の合成物生産システム。

【請求項11】

前記二酸化炭素排出プラントの排熱は、前記合成プラントにおける前記二酸化炭素と前記副生水素とを反応させるための加熱に使用される
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の合成物生産システム。

【請求項12】

前記二酸化炭素排出プラントの排熱は、前記合成プラントの前記合成物から最終生成物を精製するための加熱において使用される
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の合成物生産システム。

【請求項13】

前記副生水素排出プラントは、前記二酸化炭素排出プラントから供給される純水を使用して苛性ソーダを生成する
請求項１乃至１２の何れか一項に記載の合成物生産システム。

【請求項14】

原水の不純物を除去して純水を製造するように構成され、前記副生水素排出プラント及び前記二酸化炭素排出プラントに前記純水を供給する純水供給装置を備える
請求項１乃至１３の何れか一項に記載の合成物生産システム。

【請求項15】

前記二酸化炭素排出プラントは、ナフサの改質によって得られる前記二酸化炭素含有ガスを排出し、
前記副生水素排出プラントは、前記二酸化炭素排出プラントが排出した前記二酸化炭素含有ガスから得られる水素含有ガスに対して水素精製を行うことによって得られる副生水素を排出する
請求項１乃至７の何れか一項に記載の合成物生産システム。

【請求項16】

前記二酸化炭素排出プラントから排出される前記二酸化炭素含有ガスから前記二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置を備え、
前記副生水素排出プラントは、前記二酸化炭素回収装置が前記二酸化炭素を回収した後の前記水素含有ガスに対して水素精製を行う
請求項１５に記載の合成物生産システム。

【請求項17】

前記二酸化炭素排出プラントから排出される前記二酸化炭素含有ガスから前記二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置を備え、
前記副生水素排出プラントは、前記二酸化炭素排出プラントから前記二酸化炭素回収装置までの前記二酸化炭素含有ガスが流れる流路上に設けられた水素精製装置を含む
請求項１５に記載の合成物生産システム。

【請求項18】

前記流量調整装置は、前記二酸化炭素回収装置の回収率を制御することによって、前記合成プラントに供給される前記副生水素の流量に対して、流量を調整した前記二酸化炭素を前記合成プラントに導くように構成されている
請求項１６又は１７に記載の合成物生産システム。

【請求項19】

前記二酸化炭素含有ガスから前記二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、
前記二酸化炭素回収装置に接続される主流ラインと前記二酸化炭素回収装置をバイパスさせるバイパスラインとの流量比を調節するための少なくとも一つの弁と、
を備える
請求項１５に記載の合成物生産システム。

【請求項20】

前記流量調整装置は、前記流量比を制御することによって、前記合成プラントに供給される前記副生水素の流量に対して、流量を調整した前記二酸化炭素を前記合成プラントに導くように構成されている
請求項１９に記載の合成物生産システム。

【請求項21】

前記合成プラントは、前記合成物として、メタノール、メタン、及びジメチルエーテルのうち少なくとも１種を生産する
請求項１乃至２０の何れか一項に記載の合成物生産システム。

【請求項22】

副生水素を排出する副生水素排出ステップと、
二酸化炭素含有ガスを排出する二酸化炭素排出ステップと、
前記副生水素と前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素とを合成することにより合成物を生産する合成物生産ステップと、
前記二酸化炭素排出ステップにおいて排出される前記二酸化炭素含有ガスから一部の二酸化炭素を抽出し、前記合成物生産ステップにおいて使用される前記副生水素の流量に対して、流量を調整した前記二酸化炭素を合成に導く流量調整ステップと、
を備え、
前記流量調整ステップは、
前記二酸化炭素含有ガスから前記二酸化炭素を二酸化炭素回収装置により回収する二酸化炭素回収ステップと、
前記合成物の生産に用いる前記副生水素の量に応じた分だけ前記二酸化炭素を回収するよう、前記二酸化炭素回収装置における前記二酸化炭素含有ガスからの前記二酸化炭素の回収率、または、前記二酸化炭素回収装置に導く前記二酸化炭素含有ガスの量を調整することで前記二酸化炭素の回収量を前記副生水素の流量に応じて制御する回収量調整ステップと、
を含み、
前記流量調整ステップでは、前記回収量調整ステップにおける前記二酸化炭素の前記回収量の制御により、前記合成プラントに導く前記二酸化炭素の流量を調整する
合成物生産方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、合成物を生産する合成物生産システム及び合成物生産方法に関する。

【背景技術】

【0002】

化石燃料の利用に伴う二酸化炭素の排出を削減していくためには、あらゆる技術的な選択肢を追求していく必要がある。二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収して合成物（燃料、化学素材等）の資源として活用できれば、経済合理的に大気への二酸化炭素の排出を抑制することが可能となる。

【0003】

二酸化炭素の活用に向けた提案として、例えば、特許文献１には、水又は海水の電気分解によって得られた水素と、発電装置の排ガスから分離した二酸化炭素とを合成し、燃料を生成するシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１１－４６４６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１のように、もっぱら合成物の生産に使用するために、水又は海水の電気分解を行って水素を生成する場合、水素の取得コストが高くなるため、合成物の生産コストが高くなる。これに対して、合成物を生産するための処理とは別の処理の副産物として生じた水素である副生水素を活用する場合、水素の取得コストが低くなるため、合成物の生産コストが低くなる。

【0006】

上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、副生水素を利用して合成物を生産することが可能な合成物生産システム及び合成物生産方法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】

【0007】

（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る合成物生産システムは、
副生水素を排出する副生水素排出プラントと、
二酸化炭素含有ガスを排出する二酸化炭素排出プラントと、
前記副生水素と前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素とを合成することにより合成物を生産する合成プラントと、
前記合成プラントに供給される前記副生水素の流量に対して、流量を調整した前記二酸化炭素を前記合成プラントに導くように構成された流量調整装置と、
を備える。

【0008】

上記（１）の構成では、二酸化炭素排出プラントから排出される二酸化炭素含有ガスと、副生水素排出プラントから排出される副生水素とを使用して合成物を生産する。この場合、水素の取得コストが低くなるため、合成物の生産コストを低くすることができる。

【0009】

ところで、燃料、化学素材等の高純度の合成物を生産する場合、二酸化炭素と水素の供給量を、その合成における化学反応式に基づく比率となるように調整する必要がある。電気分解の場合、水素の発生量を調整できるため、二酸化炭素の供給状況に応じて水素の発生量を調整すれば、二酸化炭素と水素の供給量の比率を調整することが可能である。しかし、副生水素を使用する場合、水素の発生量又は供給量を調整することが困難である。また、二酸化炭素の排出量に対して水素の排出量が少ない場合、合成物の生産量を最大化するために水素の利用率が高いことが好ましい。

【0010】

この点、上記（１）の構成では、流量調整装置が合成プラントに供給される副生水素の流量に対して、流量を調整した二酸化炭素を合成プラントに導くように構成されている。この場合、副生水素の供給量に応じて二酸化炭素の供給量が調整されるため、水素の利用率を高くすることが可能となる。

【0011】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記流量調整装置は、
前記二酸化炭素排出プラントから排出される前記二酸化炭素含有ガスから前記二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、
前記二酸化炭素回収装置の前記二酸化炭素の回収量を制御するように構成された回収量調整部と、
を含む。

【0012】

上記（２）の構成によれば、二酸化炭素含有ガスから水素の発生量又は供給量に応じた分だけ二酸化炭素を回収するように制御して、不必要となる量の二酸化炭素を回収しないようにすることが可能となる。これにより、二酸化炭素含有ガスから純度が高い二酸化炭素を回収するためのコストを低減することができる。

【0013】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）の構成において、合成物生産システムは、
前記副生水素排出プラントから排出される前記副生水素を蓄積するための副生水素貯蔵装置を備え、
前記副生水素貯蔵装置から前記合成プラントに前記副生水素を供給可能に構成されている。

【0014】

上記（３）の構成によれば、合成プラントに対して副生水素を安定供給することが可能となる。例えば、副生水素排出プラントから排出される副生水素の量が、流量調整装置が合成プラントに導く二酸化炭素の流量の調整可能範囲に対応する範囲を逸脱するほど変動しても、副生水素貯蔵装置を利用することによって、二酸化炭素の流量の調整可能範囲内の副生水素を合成プラントに供給することができる。これにより、合成プラントの稼働率を向上させることができる。

【0015】

（４）幾つかの実施形態では、上記（３）の構成において、合成物生産システムは、
前記副生水素排出プラントから排出される前記副生水素を前記合成プラントに供給するための第１供給ラインを備え、
前記副生水素貯蔵装置は、前記第１供給ラインから分岐した第１供給分岐ラインに設けられる。

【0016】

上記（４）の構成によれば、副生水素貯蔵装置が第１供給ラインから分岐した第１供給分岐ラインに設けられているため、副生水素を、副生水素貯蔵装置を介さずに第１供給ラインから合成プラントに供給することもできる。この場合、合成プラントが稼働している状況においても、副生水素貯蔵装置と第１供給ラインとの接続を切断して副生水素貯蔵装置のメンテナンスをすることも可能なる。これにより合成プラントの稼働率を向上させることができる。

【0017】

（５）幾つかの実施形態では、上記（３）又は（４）の構成において、
前記流量調整装置は、前記副生水素貯蔵装置の残量に応じて前記二酸化炭素の流量を制御するように構成される。

【0018】

上記（５）の構成によれば、例えば、副生水素貯蔵装置の残量（すなわち副生水素の貯蔵量）が残量不足を示す閾値（例えば定格の１０％）を下回った場合に二酸化炭素の流量を通常よりも少なくする制御、副生水素貯蔵装置の残量が容量オーバー気味であることを示す閾値（例えば定格の９０％）を上回った場合に二酸化炭素の流量を通常よりも多くする制御等を行うことが可能となる。そのため、副生水素貯蔵装置の残量が過度に少なくなったり、過剰になったりする虞を低減することができる。

【0019】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れか一つの構成において、合成物生産システムは、
前記二酸化炭素を蓄積するための二酸化炭素貯蔵装置を備え、
前記二酸化炭素貯蔵装置から前記合成プラントに前記二酸化炭素を供給可能に構成されている。

【0020】

上記（６）の構成によれば、合成プラントに対して二酸化炭素を安定供給することが可能となる。例えば、副生水素排出プラントから排出される副生水素の量が、二酸化炭素の回収量の調整可能範囲に対応する範囲を逸脱するほど変動しても、二酸化炭素貯蔵装置を利用することによって、その副生水素の量に対応する二酸化炭素の量に近い二酸化炭素を合成プラントに供給することができる。これにより、合成プラントの稼働率を向上させることができる。

【0021】

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の構成において、合成物生産システムは、
前記二酸化炭素排出プラントから排出される前記二酸化炭素含有ガスに含まれる前記二酸化炭素を前記合成プラントに供給するための第２供給ラインを備え、
前記二酸化炭素貯蔵装置は、前記第２供給ラインから分岐した第２供給分岐ラインに設けられる。

【0022】

上記（７）の構成によれば、二酸化炭素貯蔵装置が第２供給ラインから分岐した第２供給分岐ラインに設けられているため、二酸化炭素を、二酸化炭素貯蔵装置を介さずに第２供給ラインから合成プラントに供給することもできる。この場合、合成プラントが稼働している状況においても、二酸化炭素貯蔵装置と第２供給ラインとの接続を切断して二酸化炭素貯蔵装置のメンテナンスをすることも可能なる。これにより合成プラントの稼働率を向上させることができる。

【0023】

（８）幾つかの実施形態では、上記（６）又は（７）の構成において、
前記流量調整装置は、
前記二酸化炭素排出プラントから排出される前記二酸化炭素含有ガスから前記二酸化炭素を回収して、前記二酸化炭素貯蔵装置及び前記合成プラントに前記二酸化炭素を供給する二酸化炭素回収装置と、
前記二酸化炭素回収装置の前記二酸化炭素の回収量を制御するように構成された回収量調整部と、
を含み、
前記流量調整装置は、前記二酸化炭素貯蔵装置の残量に応じて前記二酸化炭素の回収量を制御するように構成される。

【0024】

上記（８）の構成によれば、例えば、二酸化炭素貯蔵装置の残量（すなわち二酸化炭素の貯蔵量）が残量不足を示す閾値（例えば定格の１０％）を下回った場合に二酸化炭素の回収量を通常よりも少なくする制御、二酸化炭素貯蔵装置の残量が容量オーバー気味であることを示す閾値（例えば定格の９０％）を上回った場合に二酸化炭素の回収量を通常よりも多くする制御等を行うことが可能となる。そのため、二酸化炭素貯蔵装置の残量が過度に少なくなったり、過剰になったりする虞を低減することができる。

【0025】

（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れか一つの構成において、
前記副生水素排出プラントは、苛性ソーダを生成するプラントであり、前記苛性ソーダを生成するための塩電解において前記副生水素を生成する。

【0026】

合成プラントに供給される二酸化炭素と水素は高純度に精製されていることが必要である。副生水素に不純物が含まれている場合、例えば、合成物を生産する際の反応率又は反応速度が低下して、合成物の生産に支障をきたす虞がある。この点、上記（９）の構成によれば、副生水素排出プラントが純度の高い副生水素を排出するため、水素の精製処理に必要なコストを低減することができる。

【0027】

（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れか一つの構成において、前記二酸化炭素排出プラントの発電電力の少なくとも一部を前記副生水素排出プラント又は前記合成プラントに供給する。

【0028】

上記（１０）の構成によれば、二酸化炭素排出プラントの発電電力の少なくとも一部を副生水素排出プラント又は合成プラントに供給することにより、エネルギー利用の効率化を図ることができる。

【0029】

（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れか一つの構成において、前記二酸化炭素排出プラントの排熱を前記合成プラントに供給する。

【0030】

上記（１１）の構成によれば、合成プラントが二酸化炭素排出プラントの排熱を利用することにより、エネルギー利用の効率化を図ることができる。

【0031】

（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れか一つの構成において、
前記二酸化炭素排出プラントの排熱は、前記合成プラントにおける前記二酸化炭素と前記副生水素とを反応させるための加熱に使用される。

【0032】

上記（１２）の構成によれば、合成プラントが二酸化炭素排出プラントの排熱を合成プラントにおける二酸化炭素と副生水素とを反応させるための加熱に利用するため、エネルギー利用の効率化を図ることができる。

【0033】

（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れか一つの構成において、前記二酸化炭素排出プラントの排熱は、前記合成プラントの前記合成物から最終生成物を精製するための加熱において使用される。

【0034】

上記（１３）の構成によれば、合成プラントが二酸化炭素排出プラントの排熱を合成物から最終生成物を精製するための加熱に利用するため、エネルギー利用の効率化を図ることができる。

【0035】

（１４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１３）の何れか一つの構成において、前記副生水素排出プラントは、前記二酸化炭素排出プラントから供給される純水を使用して苛性ソーダを生成する。

【0036】

上記（１４）の構成によれば、副生水素排出プラントと二酸化炭素排出プラントが、純水を共有するため、純水を供給するための設備を簡素化することができる。

【0037】

（１５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１４）の何れか一つの構成において、合成物生産システムは、原水の不純物を除去して純水を製造するように構成され、前記副生水素排出プラント及び前記二酸化炭素排出プラントに前記純水を供給する純水供給装置を備える。

【0038】

上記（１５）の構成では、合成物生産システムと副生水素排出プラントと二酸化炭素排出プラントとが純水供給装置を共有するため、純水を供給するための設備を簡素化することができる。

【0039】

（１６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れか一つの構成において、
前記二酸化炭素排出プラントは、ナフサの改質によって得られる前記二酸化炭素含有ガスを排出し、
前記副生水素排出プラントは、前記二酸化炭素排出プラントが排出した前記二酸化炭素含有ガスから得られる水素含有ガスに対して水素精製を行うことによって得られる副生水素を排出する。

【0040】

上記（１６）の構成では、製油所に適用可能となる。

【0041】

（１７）幾つかの実施形態では、上記（１６）の構成において、合成物生産システムは、
前記二酸化炭素排出プラントから排出される前記二酸化炭素含有ガスから前記二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置を備え、
前記副生水素排出プラントは、前記二酸化炭素回収装置が前記二酸化炭素を回収した後の前記水素含有ガスに対して水素精製を行う。

【0042】

上記（１７）の構成では、副生水素排出プラントは、二酸化炭素を回収した後の水素含有ガス（二酸化炭素リーンガス）に対して水素精製を行うため、副生水素を効率よく取得することができる。また、二酸化炭素含有ガス（二酸化炭素リッチガス）を処理する場合に比べて副生水素排出プラントが処理するボリュームが小さくなるため、副生水素排出プラントを小型化（小容量化）できる。

【0043】

（１８）幾つかの実施形態では、上記（１６）の構成において、合成物生産システムは、
前記二酸化炭素排出プラントから排出される前記二酸化炭素含有ガスから前記二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置を備え、
前記副生水素排出プラントは、前記二酸化炭素排出プラントから前記二酸化炭素回収装置までの前記二酸化炭素含有ガスが流れる流路上に設けられた水素精製装置を含む。

【0044】

上記（１８）の構成では、二酸化炭素回収装置は、副生水素排出プラントが水素精製を行った後の二酸化炭素含有ガス（水素リーンガス）から二酸化炭素を回収するため、二酸化炭素を効率よく回収することができる。また、水素精製を行う前の二酸化炭素含有ガス（水素リッチガス）から二酸化炭素を回収する場合に比べて、二酸化炭素回収装置が処理するボリュームが小さくなるため、二酸化炭素回収装置を小型化（小容量化）できる。

【0045】

（１９）幾つかの実施形態では、上記（１７）又は（１８）の構成において、
前記流量調整装置は、前記二酸化炭素回収装置の回収率を制御することによって、前記合成プラントに供給される前記副生水素の流量に対して、流量を調整した前記二酸化炭素を前記合成プラントに導くように構成されている。

【0046】

上記（１９）の構成では、例えば、水素の回収率を１００％として合成物を生産する場合に必要な二酸化炭素の量に基づいて二酸化炭素の回収率を制御すれば、二酸化炭素排出プラントが排出する二酸化炭素含有ガスの組成が変化する場合であっても、水素の回収率を１００％に固定することができる。

【0047】

（２０）幾つかの実施形態では、上記（１６）の構成において、合成物生産システムは、
前記二酸化炭素含有ガスから前記二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置と、
前記二酸化炭素回収装置に接続される主流ラインと前記二酸化炭素回収装置をバイパスさせるバイパスラインとの流量比を調節するための少なくとも一つの弁と、
を備える。

【0048】

上記（２０）の構成では、主流ラインとバイパスラインとの流量比を調整することにより、二酸化炭素回収装置が処理する二酸化炭素含有ガスのボリュームを小さくできるため、二酸化炭素回収装置を小型化（小容量化）できる。

【0049】

（２１）幾つかの実施形態では、上記（２０）の構成において、
前記流量調整装置は、前記流量比を制御することによって、前記合成プラントに供給される前記副生水素の流量に対して、流量を調整した前記二酸化炭素を前記合成プラントに導くように構成されている。

【0050】

上記（２１）の構成では、例えば、流量比を制御することにより、二酸化炭素の回収率と水素の回収率を固定することができる。

【0051】

（２２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（２１）の何れか一つの構成において、
前記合成プラントは、前記合成物として、メタノール、メタン、及びジメチルエーテルのうち少なくとも１種を生産する。

【0052】

上記（２２）の構成によれば、水素ガスに比べて保存性に優れる合成物を生産することができる。

【0053】

（２３）本発明の少なくとも一実施形態に係る合成物生産方法は、
副生水素を排出する副生水素排出ステップと、
二酸化炭素含有ガスを排出する二酸化炭素排出ステップと、
前記副生水素と前記二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素とを合成することにより合成物を生産する合成物生産ステップと、
前記二酸化炭素排出ステップにおいて排出される前記二酸化炭素から一部を抽出し、前記合成物生産ステップにおいて使用される前記副生水素の流量に対して、流量を調整した前記二酸化炭素を合成に導く流量調整ステップと、
を備える。

【0054】

上記（２３）の方法によれば、二酸化炭素排出ステップにおいて排出される二酸化炭素含有ガスと、副生水素排出ステップにおいて排出される副生水素とを使用して合成物を生産する。この場合、水素の取得コストが低くなるため、合成物の生産コストを低くすることができる。また、流量調整ステップでは、合成物生産ステップにおいて使用される副生水素の流量に対して、流量を調整した二酸化炭素を合成に導く。この場合、副生水素の供給量に応じて二酸化炭素の供給量が調整されるため、水素の利用率を高くすることが可能となる。

【発明の効果】

【0055】

本発明の少なくとも一実施形態によれば、副生水素を利用して合成物を生産することが可能な合成物生産システム及び合成物生産方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0056】

【図1】本発明の一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図2】一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図3】一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図4】一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図5】一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図6】一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図7】一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図8】一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図9】一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図10】一実施形態に係る合成プラントの構成を概略的に示す図である。

【図11】一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図12】一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図13】一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図14】一実施形態に係る合成物生産システムの構成を概略的に示す図である。

【図15】本発明の一実施形態に係る合成物生産方法を示すフローチャートである。

【0057】

以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0058】

図１～図９及び図１１～図１４は、それぞれ、本発明の一実施形態に係る合成物生産システム１００（１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄ、１００Ｅ、１００Ｆ、１００Ｇ、１００Ｈ、１００Ｉ、１００Ｊ、１００Ｋ、１００Ｌ、１００Ｍ）の構成を概略的に示す図である。合成物生産システム１００は、燃料や化学素材等の合成物を生産するシステムである。例えば、合成物は、メタノール、メタン、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）等である。

【0059】

幾つかの実施形態では、例えば、図１～図９及び図１１～図１４に示すように、合成物生産システム１００は、副生水素を排出する副生水素排出プラント１０と、二酸化炭素含有ガスを排出する二酸化炭素排出プラント２０と、副生水素と二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素とを合成することにより合成物を生産する合成プラント３０と、合成プラント３０に供給される副生水素の流量に対して、流量を調整した二酸化炭素を合成プラント３０に導くように構成された流量調整装置４０と、を備える。

【0060】

かかる構成によれば、合成物生産システム１００は、二酸化炭素排出プラント２０から排出される二酸化炭素含有ガスと、副生水素排出プラント１０から排出される副生水素とを使用して合成物を生産する。この場合、水素の取得コストが低くなるため、合成物の生産コストを低くすることができる。

【0061】

また、流量調整装置４０は、合成プラント３０に供給される副生水素の流量に対して、流量を調整した二酸化炭素を合成プラント３０に導くように構成されている。この場合、副生水素の供給量に応じて二酸化炭素の供給量が調整されるため、水素の利用率を高くすることが可能となる。

【0062】

幾つかの実施形態では、例えば、図１～図９及び図１１～図１４に示すように、流量調整装置４０は、二酸化炭素排出プラント２０から排出される二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置４２と、二酸化炭素回収装置４２の二酸化炭素の回収量を制御するように構成された回収量調整部４１と、を含む。流量調整装置４０は、副生水素の流量に対して二酸化炭素の流量を調整するために、例えば、合成プラント３０への供給配管の水素流量を計測するセンサ（不図示）、副生水素貯蔵装置５０の残量を計測するセンサ（不図示）等を備えていてもよい。

【0063】

二酸化炭素回収装置４２は、例えば、ＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方式によって二酸化炭素を分離回収する構成であってもよいし、アミン吸収法によって二酸化炭素を分離回収する構成であってもよい。ＰＳＡ方式による回収方法では、例えば、加圧と減圧との繰り返しにより二酸化炭素の回収量又は回収率を調整する。アミン吸収法による回収方法では、吸収液の流量を調整することにより二酸化炭素の回収量又は回収率を調整する。

【0064】

回収量調整部４１は、二酸化炭素回収装置４２の回収率を調整する構成であってもよいし、回収率ではなく、二酸化炭素回収装置４２に導く二酸化炭素含有ガスの量と、二酸化炭素回収装置４２に導かずに外部に放出する二酸化炭素含有ガスの量とを調整する構成であってもよい。そのため、二酸化炭素回収装置４２の排ガスは、二酸化炭素回収装置４２に導かずに外部に放出する二酸化炭素含有ガスを含んでいてもよいし、二酸化炭素回収装置４２に導かれた二酸化炭素含有ガスのうち二酸化炭素を回収した後のオフガスであってもよい。

【0065】

このような構成によれば、二酸化炭素含有ガスから水素の発生量又は供給量に応じた分だけ二酸化炭素を回収するように制御して、不必要となる量の二酸化炭素を回収しないようにすることが可能となる。これにより、二酸化炭素含有ガスから純度が高い二酸化炭素を回収するためのコストを低減することができる。

【0066】

幾つかの実施形態では、例えば、図１～図６及び図９に示すように、合成物生産システム１００は、副生水素排出プラント１０から排出される副生水素を蓄積するための副生水素貯蔵装置５０を備え、副生水素貯蔵装置５０から合成プラント３０に副生水素を供給可能に構成されていてもよい。副生水素貯蔵装置５０は、水素を貯蔵するための装置であって、例えば、水素吸蔵合金、貯蔵タンク等である。

【0067】

かかる構成によれば、合成プラント３０に対して副生水素を安定供給することが可能となる。例えば、副生水素排出プラント１０から排出される副生水素の量が、流量調整装置４０が合成プラント３０に導く二酸化炭素の流量の調整可能範囲に対応する範囲を逸脱するほど変動しても、副生水素貯蔵装置５０を利用することによって、二酸化炭素の流量の調整可能範囲内の副生水素を合成プラント３０に供給することができる。これにより、合成プラント３０の稼働率を向上させることができる。

【0068】

幾つかの実施形態では、例えば、図２に示すように、合成物生産システム１００は、副生水素排出プラント１０から排出される副生水素を合成プラント３０に供給するための第１供給ラインを備え、副生水素貯蔵装置５０は、第１供給ラインから分岐した第１供給分岐ラインに設けられていてもよい。なお、図２では、副生水素貯蔵装置５０から合成プラント３０への供給経路は、第１供給ラインと並列的に設けられた他の供給ラインである。しかし、副生水素貯蔵装置５０から合成プラント３０への供給経路は、第１供給ラインであってもよい。すなわち、副生水素貯蔵装置５０は、第１供給ラインに対して副生水素を供給したり、第１供給ラインから副生水素が供給されたりする構成であってもよい。

【0069】

このような構成によれば、副生水素貯蔵装置５０が第１供給ラインから分岐した第１供給分岐ラインに設けられているため、副生水素を、副生水素貯蔵装置５０を介さずに第１供給ラインから合成プラント３０に供給することもできる。この場合、合成プラント３０が稼働している状況においても、副生水素貯蔵装置５０と第１供給ラインとの接続を切断して副生水素貯蔵装置５０のメンテナンスをすることも可能なる。これにより合成プラント３０の稼働率を向上させることができる。

【0070】

幾つかの実施形態では、例えば、図１～図６及び図９に示す流量調整装置４０は、副生水素貯蔵装置５０の残量に応じて二酸化炭素の流量を制御するように構成されていてもよい。

【0071】

かかる構成によれば、例えば、副生水素貯蔵装置５０の残量（すなわち副生水素の貯蔵量）が残量不足を示す閾値（例えば定格の１０％）を下回った場合に二酸化炭素の流量を通常よりも少なくする制御、副生水素貯蔵装置５０の残量が容量オーバー気味であることを示す閾値（例えば定格の９０％）を上回った場合に二酸化炭素の流量を通常よりも多くする制御等を行うことが可能となる。そのため、副生水素貯蔵装置５０の残量が過度に少なくなったり、過剰になったりする虞を低減することができる。

【0072】

幾つかの実施形態では、例えば、図１及び図２に示すように、合成物生産システム１００は、二酸化炭素を蓄積するための二酸化炭素貯蔵装置６０を備え、二酸化炭素貯蔵装置６０から合成プラント３０に二酸化炭素を供給可能に構成されている。二酸化炭素貯蔵装置６０は、二酸化炭素を貯蔵するための装置であって、例えば、貯蔵タンクである。

【0073】

かかる構成によれば、合成プラント３０に対して二酸化炭素を安定供給することが可能となる。例えば、副生水素排出プラント１０から排出される副生水素の量が、二酸化炭素の回収量の調整可能範囲に対応する範囲を逸脱するほど変動しても、二酸化炭素貯蔵装置６０を利用することによって、その副生水素の量に対応する二酸化炭素の量に近い二酸化炭素を合成プラント３０に供給することができる。これにより、合成プラント３０の稼働率を向上させることができる。

【0074】

幾つかの実施形態では、例えば、図２に示すように、合成物生産システム１００は、二酸化炭素排出プラント２０から排出される二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素を合成プラント３０に供給するための第２供給ラインを備え、二酸化炭素貯蔵装置６０は、第２供給ラインから分岐した第２供給分岐ラインに設けられていてもよい。なお、図２では、二酸化炭素貯蔵装置６０から合成プラント３０への供給経路は、第２供給ラインと並列的に設けられた他の供給ラインである。しかし、二酸化炭素貯蔵装置６０から合成プラント３０への供給経路は、第２供給ラインであってもよい。すなわち、二酸化炭素貯蔵装置６０は、第２供給ラインに対して二酸化炭素を供給したり、第２供給ラインから二酸化炭素が供給されたりする構成であってもよい。

【0075】

かかる構成によれば、二酸化炭素貯蔵装置６０が第２供給ラインから分岐した第２供給分岐ラインに設けられているため、二酸化炭素を、二酸化炭素貯蔵装置６０を介さずに第２供給ラインから合成プラント３０に供給することもできる。この場合、合成プラント３０が稼働している状況においても、二酸化炭素貯蔵装置６０と第２供給ラインとの接続を切断して二酸化炭素貯蔵装置６０のメンテナンスをすることも可能なる。これにより、合成プラントの稼働率を向上させることができる。

【0076】

図１及び図２に示す流量調整装置４０は、二酸化炭素排出プラント２０から排出される二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収して、二酸化炭素貯蔵装置６０及び合成プラント３０に二酸化炭素を供給する二酸化炭素回収装置４２と、二酸化炭素回収装置４２の二酸化炭素の回収量を制御するように構成された回収量調整部４１と、を含んでいる。幾つかの実施形態では、このような構成において、流量調整装置４０は、二酸化炭素貯蔵装置６０の残量に応じて二酸化炭素の回収量を制御するように構成されてもよい。また、流量調整装置４０は、二酸化炭素貯蔵装置６０の残量を計測するセンサ（不図示）、二酸化炭素貯蔵装置６０への二酸化炭素の供給量や二酸化炭素貯蔵装置６０からの二酸化炭素の供給量を計測するセンサ（不図示）等を備えていてもよい。

【0077】

かかる構成によれば、例えば、二酸化炭素貯蔵装置６０の残量（すなわち二酸化炭素の貯蔵量）が残量不足を示す閾値（例えば定格の１０％）を下回った場合に二酸化炭素の回収量を通常よりも少なくする制御、二酸化炭素貯蔵装置６０の残量が容量オーバー気味であることを示す閾値（例えば定格の９０％）を上回った場合に二酸化炭素の回収量を通常よりも多くする制御等を行うことが可能となる。そのため、二酸化炭素貯蔵装置６０の残量が過度に少なくなったり、過剰になったりする虞を低減することができる。

【0078】

幾つかの実施形態では、副生水素排出プラント１０は、例えば、図３～図６及び図９に示す副生水素排出プラント１０（１０Ａ）のように、苛性ソーダを生成するプラントであり、苛性ソーダを生成するための塩電解において副生水素を生成するように構成されていてもよい。

【0079】

合成プラント３０に供給される二酸化炭素と水素は高純度に精製されていることが必要である。副生水素に不純物が含まれている場合、例えば、合成物を生産する際の反応率又は反応速度が低下して、合成物の生産に支障をきたす虞がある。この点、上記の構成によれば、副生水素排出プラント１０（１０Ａ）が純度の高い副生水素を排出するため、水素の精製処理に必要なコストを低減することができる。

【0080】

幾つかの実施形態では、例えば、図３、図４、図７及び図８に示すように、二酸化炭素排出プラント２０の発電電力の少なくとも一部を副生水素排出プラント１０又は合成プラント３０に供給している。なお、図４に示す例では、二酸化炭素排出プラント２０はセメント工場２０（２０Ｂ）であり、セメント工場２０（２０Ｂ）の排熱を利用した発電装置９０の発電電力の少なくとも一部が副生水素排出プラント１０又は合成プラント３０に供給されてもよい。図３、図７及び図８に示す例では、二酸化炭素排出プラント２０は石炭火力発電所２０（２０Ａ）であり、その発電電力の少なくとも一部が副生水素排出プラント１０又は合成プラント３０に供給される。

【0081】

かかる構成によれば、二酸化炭素排出プラント２０の発電電力の少なくとも一部を副生水素排出プラント１０又は合成プラント３０に供給することにより、エネルギー利用の効率化を図ることができる。

【0082】

幾つかの実施形態では、合成物生産システム１００は、例えば、図９に示す合成物生産システム１００（１００Ｉ）のように、二酸化炭素排出プラント２０の排熱を合成プラント３０に供給するように構成されていてもよい。

【0083】

かかる構成によれば、合成プラント３０が二酸化炭素排出プラント２０の排熱を利用することにより、エネルギー利用の効率化を図ることができる。

【0084】

ここで、合成プラント３０の構成の一例を説明する。図１０は、一実施形態に係る合成プラント３０の構成を概略的に示す図である。図１０に示すように、合成プラント３０は、水素を精製するための水素精製部３１と二酸化炭素を精製するための二酸化炭素精製部３２とを備える。なお、高純度の副生水素と二酸化炭素が供給される場合、これらの構成は不要である。また、合成プラント３０は、水素と二酸化炭素とが混合したガスを加熱するための加熱部３３と、水素と二酸化炭素を化学反応させて合成物（メタノール）を生成するための触媒３４と、蒸留を行うように構成された蒸留部３６とを備える。また、合成プラント３０は、合成物の生成に寄与しなかったガスを循環させるための冷却部３５、フラッシュタンク３７、及び圧縮機３８を備える。

【0085】

水素精製部３１と二酸化炭素精製部３２から供給される水素と二酸化炭素とは、混合した状態で加熱部３３によって加熱され、触媒３４に導かれる。触媒３４において、水素と二酸化炭素とが混合したガスは化学反応する。これにより、合成物が生成される。生成された合成物は、蒸留部３６の蒸留によって水と最終生成物（高純度のメタノール）とに分離される。このような合成プラント３０では、加熱部３３と蒸留部３６において加熱が必要となる。

【0086】

そこで、幾つかの実施形態では、図９に示す合成物生産システム１００（１００Ｉ）における二酸化炭素排出プラント２０の排熱は、合成プラント３０における二酸化炭素と副生水素とを反応させるための加熱（すなわち触媒３４に導く前の加熱部３３による加熱）に使用されていてもよい。

【0087】

かかる構成によれば、合成プラント３０が二酸化炭素排出プラント２０の排熱を合成プラント３０における二酸化炭素と副生水素とを反応させるための加熱に利用するため、エネルギー利用の効率化を図ることができる。

【0088】

また、幾つかの実施形態では、図９に示す合成物生産システム１００（１００Ｉ）における二酸化炭素排出プラント２０の排熱は、合成プラント３０の合成物から最終生成物を精製するための加熱（すなわち蒸留部３６の蒸留に必要な加熱）において使用される。

【0089】

かかる構成によれば、合成プラント３０が二酸化炭素排出プラント２０の排熱を合成物から最終生成物を精製するための加熱に利用するため、エネルギー利用の効率化を図ることができる。

【0090】

幾つかの実施形態では、例えば、図５に示すように、副生水素排出プラント１０（１０Ａ）は、二酸化炭素排出プラント２０から供給される純水を使用して苛性ソーダを生成するように構成されていてもよい。

【0091】

かかる構成によれば、副生水素排出プラント１０と二酸化炭素排出プラント２０が、純水を共有するため、純水を供給するための設備を簡素化することができる。

【0092】

ここで、石炭火力発電所２０（２０Ａ）では、ボイラで蒸気を生成し蒸気タービンで発電機を駆動する。このボイラへの給水として純水が使用されている。石炭火力発電所２０（２０Ａ）は、ボイラで使用される給水を補給するために純水供給ライン（不図示）を備えている。セメント工場２０（２０Ｂ）では、セメント製造プロセスで発生する排熱で蒸気を生成し、蒸気タービンで発電装置９０を駆動して、電力を工場内で使用している。そのため、セメント工場２０（２０Ｂ）は、蒸気タービンに蒸気を生成するための純水を供給する純水供給ラインを備えている。このように、二酸化炭素排出プラント２０（例えば、石炭火力発電所２０（２０Ａ）、セメント工場２０（２０Ｂ））は、純水供給ラインを備えている場合がある。

【0093】

そこで、幾つかの実施形態では、合成物生産システム１００は、例えば、図６に示す合成物生産システム１００（１００Ｆ）のように、純水供給装置９１を備えていてもよい。純水供給装置９１は、原水の不純物を除去して純水を製造するように構成され、副生水素排出プラント１０及び二酸化炭素排出プラント２０に純水を供給するように構成されている。

【0094】

このような構成では、合成物生産システム１００と副生水素排出プラント１０と二酸化炭素排出プラント２０とが純水供給装置９１を共有するため、純水を供給するための設備を簡素化することができる。

【0095】

幾つかの実施形態では、二酸化炭素排出プラント２０（２０Ｃ）は、例えば、図１１～図１４に示す合成物生産システム１００（１００Ｊ、１００Ｋ、１００Ｌ、１００Ｍ）のように、ナフサの改質によって得られる二酸化炭素含有ガスを排出するように構成されていてもよい。二酸化炭素排出プラント２０（２０Ｃ）は、ナフサを改質するための改質装置９４と、ＰＳＡ方式によって、改質後のナフサから水素を分離するためのＰＳＡ装置９５と、ＰＳＡ装置９５のＰＳＡオフガスを加熱炉９７と流量調整装置４０（４０Ｂ）とに分流するための三方弁９６と、製油を行う加熱炉９７とを備えている。なお、ＰＳＡ装置９５が分離した水素は、合成物には使用せずに、製品として水素ステーションなどに提供される。副生水素排出プラント１０（１０Ｃ）は、水素生成装置であって、二酸化炭素排出プラント２０（２０Ｃ）が排出した二酸化炭素含有ガス（二酸化炭素リッチガス）から得られる水素含有ガス（二酸化炭素リーンガス）に対して水素精製を行うことによって得られる副生水素を排出するように構成されている。

【0096】

かかる構成によれば、製油所に適用可能となる。なお、図１１～図１４において、符号ではない数値は、ＰＳＡ装置９５から排出されるＰＳＡオフガスのガス量を１００％とした場合にそれに対する各々の流路のガス量の比率を例示している。ＰＳＡオフガスの組成は、例えば、二酸化炭素５０体積％、水素４０体積％、メタン等が１０体積％である。

【0097】

幾つかの実施形態では、例えば、図１１に示すように、合成物生産システム１００は、二酸化炭素排出プラント２０（２０Ｃ）から排出される二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置４２を備え、副生水素排出プラント１０（１０Ｃ）は、二酸化炭素回収装置４２が二酸化炭素を回収した後の水素含有ガスに対して水素精製を行うように構成されていてもよい。

【0098】

このような構成では、副生水素排出プラント１０（１０Ｃ）は、二酸化炭素を回収した後の水素含有ガス（二酸化炭素リーンガス）に対して水素精製を行うため、副生水素を効率よく取得することができる。また、二酸化炭素含有ガス（二酸化炭素リッチガス）を処理する場合に比べて副生水素排出プラント１０（１０Ｃ）が処理するボリュームが小さくなるため、副生水素排出プラント１０（１０Ｃ）を小型化（小容量化）できる。

【0099】

幾つかの実施形態では、例えば、図１２に示すように、合成物生産システム１００は、二酸化炭素排出プラント２０（２０Ｃ）から排出される二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置４２を備え、副生水素排出プラント１０（１０Ｃ）は、二酸化炭素排出プラント２０（２０Ｃ）から二酸化炭素回収装置４２までの二酸化炭素含有ガスが流れる流路上に設けられた水素精製装置を含んでいてもよい。

【0100】

このような構成では、二酸化炭素回収装置４２は、副生水素排出プラント１０（１０Ｃ）が水素精製を行った後の二酸化炭素含有ガス（水素リーンガス）から二酸化炭素を回収するため、二酸化炭素を効率よく回収することができる。また、水素精製を行う前の二酸化炭素含有ガス（水素リッチガス）から二酸化炭素を回収する場合に比べて、二酸化炭素回収装置４２が処理するボリュームが小さくなるため、二酸化炭素回収装置４２を小型化（小容量化）できる。

【0101】

幾つかの実施形態では、例えば、図１１及び図１２に示すように、流量調整装置４０（４０Ａ）は、二酸化炭素回収装置４２の回収率を制御することによって、合成プラント３０に供給される副生水素の流量に対して、流量を調整した二酸化炭素を合成プラント３０に導くように構成されている。

【0102】

このような構成では、例えば、水素の回収率を１００％として合成物を生産する場合に必要な二酸化炭素の量に基づいて二酸化炭素の回収率を制御すれば、二酸化炭素排出プラント２０（２０Ｃ）が排出する二酸化炭素含有ガスの組成が変化する場合であっても、水素の回収率を１００％に固定することができる。

【0103】

幾つかの実施形態では、例えば、図１３及び図１４に示すように、合成物生産システム１００は、二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置４２と、二酸化炭素回収装置４２に接続される主流ラインと二酸化炭素回収装置４２をバイパスさせるバイパスラインとの流量比を調節するための少なくとも一つの弁４３と、を備えている。少なくとも一つの弁４３は、図１３及び図１４に示す例では、一つの三方弁である。なお、弁４３は三方弁ではなく、主流ラインとバイパスラインの流量を調整するための２つの弁であってもよい。

【0104】

具体的には、図１３に示す合成物生産システム１００（１００Ｌ）は、弁４３によって分流された一方の二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収する二酸化炭素回収装置４２を備え、副生水素排出プラント１０（１０Ｃ）は、二酸化炭素回収装置４２が二酸化炭素を回収した後の二酸化炭素含有ガス及び弁４３によって分流された他方の二酸化炭素含有ガスに対して水素精製を行っている。この場合、副生水素排出プラント１０は、二酸化炭素回収装置４２が二酸化炭素を回収した後の二酸化炭素含有ガス及び弁４３によって分流された他方の二酸化炭素含有ガスに対して水素精製を行うため、副生水素を効率よく取得することができる。

【0105】

図１４に示す合成物生産システム１００（１００Ｍ）は、副生水素排出プラント１０（１０Ｃ）は、二酸化炭素排出プラント２０（２０Ｃ）から排出される二酸化炭素含有ガスに対して水素精製を行い、弁４３は、副生水素排出プラント１０（１０Ｃ）が水素精製を行った後の二酸化炭素含有ガスを２つに分流させ、二酸化炭素回収装置４２は、弁４３によって分流された一方の二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収している。この場合、二酸化炭素回収装置４２は、副生水素排出プラント１０が水素精製を行った後の弁４３によって分流された一方の二酸化炭素含有ガスから二酸化炭素を回収するため、二酸化炭素を効率よく取得することができる。

【0106】

このような構成によれば、主流ラインとバイパスラインとの流量比を調整することにより、二酸化炭素回収装置が処理する二酸化炭素含有ガスのボリュームを小さくできるため、二酸化炭素回収装置を小型化（小容量化）できる。

【0107】

幾つかの実施形態では、例えば、図１３及び図１４において、流量調整装置４０（４０Ｂ）は、流量比を制御することによって、合成プラント３０に供給される副生水素の流量に対して、流量を調整した二酸化炭素を合成プラント３０に導くように構成されていてもよい。

【0108】

かかる構成によれば、例えば、流量比を制御することにより、二酸化炭素の回収率と水素の回収率を固定することができる。

【0109】

幾つかの実施形態では、合成プラント３０は、合成物として、メタノール、メタン、及びジメチルエーテルのうち少なくとも１種を生産するように構成されている。かかる構成によれば、水素ガスに比べて保存性に優れる合成物を生産することができる。

【0110】

以下、本発明の少なくとも一実施形態に係る合成物生産方法について説明する。図１５は、本発明の一実施形態に係る合成物生産方法を示すフローチャートである。図１５に示すように、合成物生産システム１００は、副生水素を排出する（ステップＳ１）。合成物生産システム１００は、二酸化炭素含有ガスを排出する（ステップＳ２）。なお、これらのステップは同時に行われてもよいし、時差があってもよい。

【0111】

合成物生産システム１００は、二酸化炭素排出ステップにおいて排出される二酸化炭素から一部を抽出し、次のステップＳ４において使用される副生水素の流量に対して、流量を調整した二酸化炭素を合成に導く（ステップＳ３）。合成物生産システム１００は、副生水素と二酸化炭素含有ガスに含まれる二酸化炭素とを合成することにより合成物を生産する（ステップＳ４）。

【0112】

このような方法によれば、二酸化炭素排出ステップ（ステップＳ１）において排出される二酸化炭素含有ガスと、副生水素排出ステップ（ステップＳ２）において排出される副生水素とを使用して合成物を生産する。この場合、水素の取得コストが低くなるため、合成物の生産コストを低くすることができる。また、流量調整ステップ（ステップＳ３）では、合成物生産ステップ（ステップＳ４）において使用される副生水素の流量に対して、流量を調整した二酸化炭素を合成に導く。この場合、副生水素の供給量に応じて二酸化炭素の供給量が調整されるため、水素の利用率を高くすることが可能となる。

【0113】

本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

【符号の説明】

【0114】

１０ 副生水素排出プラント
２０ 二酸化炭素排出プラント
２０Ａ 石炭火力発電所
２０Ｂ セメント工場
３０ 合成プラント
３１ 水素精製部
３２ 二酸化炭素精製部
３３ 加熱部
３４ 触媒
３５ 冷却部
３６ 蒸留部
３７ フラッシュタンク
３８ 圧縮機
４０ 流量調整装置
４１ 回収量調整部
４２ 二酸化炭素回収装置
４３ 弁
５０ 副生水素貯蔵装置
６０ 二酸化炭素貯蔵装置
９０ 発電装置
９１ 純水供給装置
９４ 改質装置
９５ ＰＳＡ装置
９６ 三方弁
９７ 加熱炉
１００ 合成物生産システム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】