【手続補正書】
【提出日】令和3年2月24日(2021.2.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置から供給される電力をもとに水電解を行う水電解装置と、
CO2を供給するCO2供給装置と、
前記水電解装置で生成されたH2とCO2供給装置から供給されたCO2とからメタンを製造するメタネーション反応装置と、を有するメタン製造システムであって、
前記発電装置と前記水電解装置との間に電流計測装置を設置し、前記発電装置から供給される電気の状況に応じて前記CO2供給装置からのCO2をパージガスとしてメタネーション反応装置に供給し、前記メタネーション反応装置と前記CO2供給装置とを繋ぎ、前記パージガスをCO2供給装置へ供給することを特徴とするメタン製造システム。
【請求項２】
請求項１に記載のメタン製造システムであって、
前記発電装置が再生可能エネルギー発電装置であることを特徴とするメタン製造システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載のメタン製造システムであって、
前記メタネーション反応装置が固体触媒を用いた触媒法であることを特徴とするメタン製造システム。
【請求項４】
請求項１または２に記載のメタン製造システムであって、
前記メタネーション反応装置がメタン生成菌を用いたバイオメタネーション法であることを特徴とするメタン製造システム。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のメタン製造システムであって、
前記水電解装置と前記メタネーション反応装置との間にH2流量検知装置を備え、前記H2流量検知装置で定常運転時のH2流量値と現在のH2流量値とを比較し、測定されたH2流量値に応じてCO2供給量を制御することを特徴とするメタン製造システム。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のメタン製造システムであって、
前記メタネーション反応装置から排出されたメタンのメタン濃度を検出するメタン濃度計測装置を備え、前記メタン濃度計測装置でCO2パージ操作時のメタン濃度を計測し、メタン濃度が所定の閾値以下となったとき前記CO2供給装置へ前記排出されたメタンを供給することを特徴とするメタン製造システム。
【請求項７】
発電装置から供給される電力をもとに水電解を行う水電解工程と、
CO2を供給するCO2供給工程と、
前記水電解工程で生成されたH2とCO2供給工程から供給されたCO2とからメタンを製造するメタネーション反応工程と、を有するメタン製造方法であって、
前記発電装置と前記水電解工程との間に電流計測工程を設け、前記発電装置から供給される電気の状況に応じて前記CO2供給工程からのCO2をパージガスとしてメタネーション反応工程に供給し、前記メタネーション反応工程と前記CO2供給工程とを繋ぎ、前記パージガスをCO2供給工程へ供給することを特徴とするメタン製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載のメタン製造方法であって、
前記発電装置が再生可能エネルギー発電装置であることを特徴とするメタン製造方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載のメタン製造方法であって、
前記メタネーション反応工程が固体触媒を用いた触媒法であることを特徴とするメタン製造方法。
【請求項１０】
請求項７または８に記載のメタン製造方法であって、
前記メタネーション反応工程がメタン生成菌を用いたバイオメタネーション法であることを特徴とするメタン製造方法。
【請求項１１】
請求項７ないし１０のいずれか１項に記載のメタン製造方法であって、
前記水電解工程と前記メタネーション反応工程との間にH2流量検知工程を備え、前記H2流量検知工程で定常運転時のH2流量値と現在のH2流量値とを比較し、測定されたH2流量値に応じてCO2供給量を制御することを特徴とするメタン製造方法。
【請求項１２】
請求項７ないし１１のいずれか１項に記載のメタン製造方法であって、
前記メタネーション反応工程から排出されたメタンのメタン濃度を検出するメタン濃度計測工程を備え、前記メタン濃度計測工程でCO2パージ操作時のメタン濃度を計測し、メタン濃度が所定の閾値以下となったとき前記CO2供給工程へ前記排出されたメタンを供給することを特徴とするメタン製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の代表的なものの一つを示せば、メタン製造システムを、発電装置から供給される電力をもとに水電解を行う水電解装置と、CO2を供給するCO2供給装置と、前記水電解装置で生成されたH2とCO2供給装置から供給されたCO2とからメタンを製造するメタネーション反応装置と、を有するメタン製造システムであって、前記発電装置と前記水電解装置との間に電流計測装置を設置し、前記発電装置から供給される電気の状況に応じて前記CO2供給装置からのCO2をパージガスとしてメタネーション反応装置に供給し、前記メタネーション反応装置と前記CO2供給装置とを繋ぎ、前記パージガスをCO2供給装置へ供給するようにする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本実施例における特徴は、再生可能エネルギー発電設備（再エネ発電設備）１と水電気分解設備（水電解設備）２の間に電流計１１を設置し、再エネ発電設備１から供給される電気の電流値がある一定期間閾値以下となると設備停止操作が自動で開始する制御システムを備えることである。即ち、再エネ電力の供給ラインに設置した電流計１１で計測される電流値がある一定期間、閾値以下となると水電解設備２の運転を停止してH2の製造を停止し、且つ、CO2流量調節弁１２の開度を制御してメタネーション設備系内にパージガスとしてCO2を供給する。パージガスの供給量としては、系内が十分にCO2で充満された状態となるまで供給することが望ましく、例えば、配管や機器のデッドボリュームの合計が予め分かっていれば、デッドボリューム合計の5倍、少なくとも2倍のパージガスを供給するようにパージCO2の流量と供給時間を調整することが望ましい。また、本発明ではパージガスとしてCO2を用いることも特徴の１つである。CO2メタネーション設備を導入する上流側の産業分野にも拠るが、パージガスとして使用できるガスは水電解で生成したH2、O2とCO2リッチガスである。メタネーション反応器に充填するメタネーション触媒は反応に供する前に還元処理を施すことで活性が発現するため、パージガスとしてO2を供給すると触媒の活性成分が酸化されてしまい、触媒が失活するのでパージガスとしてO2は使用できない。また、H2は長時間滞留すると機器や配管の金属材質を劣化(水素脆化)させてしまうため使用できない。上流側の産業分野で窒素(N2)が使用できればパージガスとしてN2を使用することもできるが、系内が一度N2パージされてしまうと再起動の際に十分パージN2を排気しないと製品メタンの純度が低下してしまう。また再起動時に、パージN2を十分排気する過程で原料ガスであるCO2やH2、そして製品メタンの一部も排気することになるためメタン生成収率が低下するだけではなく、再起動に時間を要する。パージガスをCO2とし、本実施例のように最後段のメタネーション反応器出口とCO2貯留タンクをリサイクル管で繋ぐことで製品メタンの純度が低い場合はリサイクル管でパージCO2をCO2貯留タンクに戻し、製品メタン純度が向上するまで循環供給し、メタン純度が製品仕様若しくは後段の用途に合致した仕様となった時点で製品ラインに切り替える運転が可能となる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
本発明の特徴は、バイオメタネーション反応槽１５後段にメタン濃度計１６を備えたことである。再エネ発電設備１からの電気が減少し、電流計１１で計測する電流値がある期間、閾値以下となると実施例２と同様に水電解設備２の運転が停止し、系内のCO2パージ操作が開始する。CO2パージ操作の前まではメタネーション反応が進行していたため、バイオメタネーション反応槽１５の下流部の機器若しくは配管内はメタンリッチガスが滞留していると考えられる。したがって、CO2パージ操作開始当初は純度が高いメタンが製品メタンラインから取得できるが、徐々にパージガスであるCO2濃度が上昇していく。そこで、バイオメタネーション反応槽１５の下流部にメタン濃度計を設置し、配管中のメタン濃度をリアルタイムに計測し、メタン濃度が製品若しくは後段の用途に応じたメタン純度以上の場合は三方調節弁１３の流路を製品メタン側とし、純度が製品仕様以下となった場合はCO2貯留タンクへのリサイクル管に流路を切り替える。メタン濃度計としてはガスクロマトグラフやFT-IR(フーリエ変換式赤外分光光度計)等、リアルタイム計測ができる分析装置であれば何でも良い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
１…再生可能エネルギー発電設備（再エネ発電設備、発電装置）、２…水電気分解設備（水電解設備、水電解装置）、３…CO2貯留タンク、４…CO2供給ポンプ、５…コンプレッサー，６…触媒式メタネーション反応器，７…加熱器，８…冷却器，９…ドレントラップ，１０…H2流量計，１１…電流計、１２…CO2調節弁，１３…三方調節弁，１４…CO2分離回収設備，１５…バイオメタネーション反応槽（メタネーション反応装置），１６…メタン濃度計，１０１…電気，１０２…H2，１０３…O2，１０４…CO2，１０５…ドレン水，１０６…メタンリッチガス