CN106661525B - 利用废弃物制造有机物质的装置及利用废弃物制造有机物质的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够使用由废弃物气化炉的合成气，优选地制造有机物质的装置及方法。由废弃物制造有机物质的制造装置1具有通过使废弃物进行部分氧化而生成合成气的合成气生成炉11、和利用合成气生成有机物质的有机物质生成部12。有机物质生成部12具有：合成部13，其通过使用金属催化剂使合成气进行催化反应而合成有机物质；和发酵器(14)，其通过使合成气进行微生物发酵，从而生成有机物质。
Description
技术领域
本发明涉及利用废弃物制造有机物质的装置及利用废弃物制造有机物质的方法。
背景技术
近年来，对例如通过使含有由由炼铁厂的废气等合成的一氧化碳的合成气进行微生物发酵，从而制造乙醇等化学物质的方法的实用化(例如参照专利文献1)进行着研究。
另外，目前已知一种方法，其包括通过使用催化剂使由生物质合成的合成气进行反应，来制造乙醇(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2011/087380号公报
专利文献2：日本特开2012－149089号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，利用废弃物制造有机物质的装置目前为止还未实用化，实际情况是未充分地进行研究。
本发明的主要目的在于，提供一种能够使用由废弃物气化炉的合成气，优选地制造有机物质的装置及方法。
用于解决课题的方案
本发明提供第一种的由废弃物制造有机物质的制造装置，其具有：合成气生成炉，其通过使废弃物进行部分氧化而生成合成气；有机物质生成部，其利用所述合成气生成有机物质。所述有机物质生成部具有：合成部，其通过使用金属催化剂使所述合成气进行催化反应来合成所述有机物质；发酵器，其通过使所述合成气进行微生物发酵来生成所述有机物质。
本发明的第一种的由废弃物制造有机物质的制造装置中，发酵器可以与合成部的后段连接。
本发明的第一种的由废弃物制造有机物质的制造装置中，有机物质可以是乙醇。
本发明的第一种的由废弃物制造有机物质的制造装置中，由合成部的合成的有机物质和在发酵器中生成的有机物质也、可以相互不同。
本发明提供第二种的由废弃物制造有机物质的制造装置，其具有：合成气生成炉，其通过使废弃物进行部分氧化而生成合成气；有机物质生成部，其利用所述合成气生成有机物质。所述有机物质生成部具有：合成部，其通过使用金属催化剂使所述合成气进行催化反应来合成第一有机物质；发酵器，其与所述合成部串联地连接，通过使所述第一有机物质进行微生物发酵而生成第二有机物质。
本发明的第二中的由废弃物制造有机物质的制造装置中，第一有机物质是碳原子数为6以下的醇、碳原子数为6以下的醛或碳原子数为6以下的羧酸中的至少一种，第二有机物质是选自醇、有机酸、脂肪酸、油脂、酮、二烯、生物质、糖中的至少一种。
本发明提供第一种的由废弃物制造有机物质的制造方法，通过使废弃物进行部分氧化来生成合成气的工序；利用所述合成气生成有机物质的有机物质生成工序，所述有机物质生成工序包括：通过在合成部中使用金属催化剂使所述合成气进行催化反应，合成所述有机物质的合成工序；通过在发酵器中对所述合成气进行微生物发酵，生成所述有机物质的发酵工序。
本发明的第一种的由废弃物制造有机物质的制造方法中，可以在合成工序之后进行发酵工序。
本发明的第一种的由废弃物制造有机物质的制造方法中，有机物质可以是乙醇。
本发明的第一种的由废弃物制造有机物质的制造方法中，在合成工序中合成的有机物质和在发酵工序中生成的有机物质可以相互不同。
本发明的第二种的由废弃物制造有机物质的制造方法包括：通过使废弃物进行部分氧化来生成合成气的工序；利用所述合成气生成有机物质的有机物质生成工序。所述有机物质生成工序具有：通过在合成部中使用金属催化剂使所述合成气进行催化反应，合成第一有机物质的合成工序；通过在与所述合成部串联地连接的发酵器中，对所述第一有机物质进行微生物发酵来生成第二有机物质的发酵工序。
本发明的第二种的由废弃物制造有机物质的制造方法中，第一有机物质可以是碳原子数为6以下的醇、碳原子数为6以下的醛或碳原子数为6以下的羧酸中的至少一种，第二有机物质是选自醇、有机酸、脂肪酸、油脂、酮、二烯、生物质、糖中的至少一种。
发明的效果
根据本发明，可以提供能够使用由废弃物气化炉的合成气优选地制造有机物质的装置及方法。
附图说明
图1是本发明一个实施方式的由废弃物制造有机物质的制造装置的示意图。
标记说明
1 制造装置
11 合成气生成炉
12 有机物质生成部
13 合成部
14 发酵器
具体实施方式
以下，对实施本发明的优选的方式的一个例子进行说明。但是，下述的实施方式仅仅是示例。本发明不受下述实施方式任何限定。
(第一实施方式)
图1是本实施方式的由废弃物制造有机物质的制造装置的示意图。图1所示的制造装置1是用于利用含有废弃塑料等的废弃物制造有机物质的装置。制造的有机物质可以是例如醇、有机酸、脂肪酸、油脂、酮、生物质、糖等。作为醇、有机酸、脂肪酸、油脂、酮、生物质、糖等具体例，例如可举出乙醇或乙酸、丁二醇等。以下，本实施方式中，以合成乙醇的例子进行说明。
制造的有机物质的用途没有特别限定。制造的有机物质可以用作例如塑料或树脂等的原料，也可以用作燃料。
制造装置1具有合成气生成炉11。向合成气生成炉11供给包含塑料或树脂等有机物的废弃物。废弃物在合成气生成炉11中进行部分氧化，生成合成气。合成气含有一氧化碳和氢气。使废弃物进行部分氧化而生成的合成气通常以1:1.5～1.5:1的摩尔比含有一氧化碳和氢。
合成气生成炉11与有机物质生成部12连接在一起。在合成气生成炉11中生成的合成气供给至有机物质生成部12。可以在合成气生成炉11和有机物质生成部12之间设置合成气的提纯装置、或合成气的改性装置及二氧化碳的分离装置等。
有机物质生成部12具有合成部13和发酵器14。合成部13与合成气生成炉连接。在合成气生成炉11中生成的合成气供给至合成部13。合成部13具有金属催化剂。在合成部中，通过使用金属催化剂使合成气进行催化反应，合成有机物质。作为催化反应所优选使用的金属催化剂，例如可举出由铑、锰、锂、镁形成的4元催化剂等。在合成部13中的催化反应中，相对于1摩尔一氧化碳，消耗2摩尔氢。
发酵器14与合成部13连接。即，发酵器14和合成部13串联地连接。向发酵器14供给由合成部13的排出气体。合成部13中，与一氧化碳相比氢被更多地消耗，因此，排出气体中至少含有一氧化碳。
发酵器14含有微生物。微生物使由合成部13的排出气体发酵而生成乙醇。作为在生成乙醇的情况下优选使用的微生物的具体例，例如可举出梭菌属等的厌氧性羰基营养性细菌等。发酵器14中的微生物发酵中，从系统中的水得到微生物发酵所需要的氢，因此，即使不存在氢，利用一氧化碳也可合成乙醇。
如上所述，使废弃物部分氧化而生成的合成气通常以1.5:1～1:1.5的摩尔比含有一氧化碳和氢。合成部13中的催化反应中，相对于1摩尔一氧化碳，消耗2摩尔的氢。因此，例如在仅设置合成部的情况下，合成气中的一氧化碳不会完全消耗。
制造装置1中，将使用了金属催化剂的合成部13和发酵器14串联地连接在一起。因此，在合成部13中剩余的一氧化碳在发酵器14中被消耗，成为乙醇。因此，制造装置1中，可以提高合成气中的一氧化碳的使用率。因此，制造装置1中，可以高效率地制造乙醇。
此外，本实施方式中，发酵器14与合成部13的后段连接在一起。在发酵器14中，比合成部13更容易发生副反应。因此，与合成部13相比，在发酵器14中生成更多的副生成物。因此，优选将副生成物的生成量较少的合成部13配置于前段，将副生成物的生成量较多的发酵器14配置于后段。通过这样，可以抑制合成部13中的催化剂由于在发酵器14中产生的副生成物而发生劣化。但是，本发明不限定于该结构。合成部13也可以与发酵器14的后段连接在一起。
以下，对本发明优选的实施方式的另一个例子进行说明。在以下的说明中，以共同的符号参照实质上具有与上述第一实施方式共同的作用的部件，并省略说明。另外，在以下的实施方式中，与第一实施方式共同地参照图1。
(第二实施方式)
第一实施方式中，对在合成部13中合成的有机物质和在发酵器14中生成的有机物质为相同种类的例子进行说明。但是，本发明不限定于此。
本发明中，在合成部13中合成的有机物质和在发酵器14中生成的有机物质可以相互不同。在该情况下，可以制造多种有机物质。
例如，在合成部13中合成的有机物质可以为乙醇，且在发酵器14中生成的有机物质为乙酸。例如，在合成部13中合成的有机物质可以为乙醛，在发酵器14中生成的有机物质为乙醇。
此外，第一实施方式中，对合成部13和发酵器14串联地连接的例子进行了说明。但是，第二实施方式中，合成部13和发酵器14未必一定串联地连接。例如，合成部13和发酵器14可以并联地连接。另外，合成部13也可以与发酵器14的后段连接。在第二实施方式中，合成部13和发酵器14的连接方式可以根据，例如在合成部13中合成的有机物质的种类及在发酵器14中生成的有机物质的种类等适宜决定。
(第三实施方式)
第一及第二实施方式中，分别对合成部13及发酵器14将各自合成的气体用作原料的例子进行了说明。但是，本发明不限定于此。
例如，本实施方式中，在合成部13中合成第一有机物质。在发酵器14中通过使第一有机物质进行微生物发酵，生成第二有机物质。通过这样，可以制造难以通过使合成气直接进行微生物发酵而得到的有机物质。另外，通过在发酵器14中不使第一有机物质的全部进行发酵，也可以制造第一有机物质和第二有机物质这两种物质。
第一有机物质及第二有机物质的种类没有特别限定。例如，第一有机物质可以是碳原子数为6以下的醇、碳原子数为6以下的醛或碳原子数为6以下的羧酸中的至少一种，第二有机物质是选自醇、有机酸、脂肪酸、油脂、酮、二烯、生物质、糖中的至少一种。
第三实施方式中，对发酵器14与合成部13的后段连接在一起的例子进行了说明。但是，本发明不限定于该结构。例如，也可以将合成部13与发酵器14的后段连接在一起。在该情况下，以在发酵器中生成的有机物质为原料，在合成部13中合成其它有机物质。
Claims (8)
1.一种由废弃物制造有机物质的制造装置，其具有：
合成气生成炉，其通过使废弃物进行部分氧化而生成合成气；
有机物质生成部，其利用所述合成气生成有机物质，
所述有机物质生成部具有：
合成部，其通过使用金属催化剂使所述合成气进行催化反应来合成第一有机物质；
发酵器，其通过使所述第一有机物质进行微生物发酵来生成所述有机物质，
所述发酵器与所述合成部的后段连接。
2.如权利要求1所述的由废弃物制造有机物质的制造装置，其中，
所述有机物质是乙醇。
3.如权利要求1或2所述的由废弃物制造有机物质的制造装置，其中，
由所述合成部合成的有机物质和在所述发酵器中生成的有机物质相互不同。
4.一种由废弃物制造有机物质的制造装置，其具有：
合成气生成炉，其通过使废弃物进行部分氧化而生成合成气；
有机物质生成部，其利用所述合成气生成有机物质，
所述有机物质生成部具有：
合成部，其通过使用金属催化剂使所述合成气进行催化反应来合成第一有机物质；
发酵器，其与所述合成部串联连接，通过使所述第一有机物质进行微生物发酵而生成第二有机物质，其中，
所述第一有机物质是碳原子数为6以下的醇、碳原子数为6以下的醛或碳原子数为6以下的羧酸中的至少一种，
所述第二有机物质是选自醇、有机酸、脂肪酸、油脂、酮、二烯、糖中的至少一种。
5.一种由废弃物制造有机物质的制造方法，其包括：
通过使废弃物进行部分氧化来生成合成气的工序；
利用所述合成气生成有机物质的有机物质生成工序，
所述有机物质生成工序包括：
在合成部中，通过使用金属催化剂使所述合成气进行催化反应来合成第一有机物质的合成工序；
通过在发酵器中使所述第一有机物质进行微生物发酵，生成所述有机物质的发酵工序，
在所述合成工序之后进行所述发酵工序。
6.如权利要求5所述的由废弃物制造有机物质的制造方法，其中，
所述有机物质是乙醇。
7.如权利要求5所述的由废弃物制造有机物质的制造方法，其中，
在所述合成工序中合成的有机物质和在所述发酵工序中生成的有机物质相互不同。
8.一种由废弃物制造有机物质的制造方法，其包括：
通过使废弃物进行部分氧化来生成合成气的工序；
利用所述合成气生成有机物质的有机物质生成工序，
所述有机物质生成工序具有：
在合成部中，通过使用金属催化剂使所述合成气进行催化反应来合成第一有机物质的合成工序；
在与所述合成部串联连接的发酵器中，通过对所述第一有机物质进行微生物发酵来生成第二有机物质的发酵工序，其中，
所述第一有机物质是碳原子数为6以下的醇、碳原子数为6以下的醛或碳原子数为6以下的羧酸中的至少一种，
所述第二有机物质是选自醇、有机酸、脂肪酸、油脂、酮、二烯、糖中的至少一种。
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