CN108025254A - 气体处理方法及装置 - Google Patents

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CN108025254A CN201680053913.7A CN201680053913A CN108025254A CN 108025254 A CN108025254 A CN 108025254A CN 201680053913 A CN201680053913 A CN 201680053913A CN 108025254 A CN108025254 A CN 108025254A
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藤森洋治
石井彻哉
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Sekisui Chemical Co Ltd
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Abstract

本发明能够使除去气体中的硫化氢及氧的设备小规模化并降低设备成本。交替执行第一模式和第二模式，所述第一模式使含有硫化氢及氧作为除去或浓度降低对象成分的合成气g与含有第一过渡金属的物质41接触，然后，与含有第二过渡金属的物质42接触；所述第二模式使合成气g与含有第二过渡金属的物质42接触，然后，与含有第一过渡金属的物质41接触。第一模式中，含有第一过渡金属的物质41的氧化铁与硫化氢反应，成为可以与氧进行反应的硫化铁。且含有第二过渡金属的物质42的硫化铁与氧反应，成为可以与硫化氢反应的氧化铁。第二模式中，含有第二过渡金属的物质42的氧化铁与硫化氢反应而成为硫化铁，且含有第一过渡金属的物质41的硫化铁与氧反应而成为氧化铁。

Description

气体处理方法及装置
技术领域
本发明涉及含有硫化氢及氧的气体的处理方法及装置，特别是涉及将上述气体中的硫化氢及氧除去或进行浓度降低的气体处理方法及装置。
背景技术
例如，专利文献1中，使用含有一氧化碳及氢气的合成气(合成气体)，通过厌氧性微生物的发酵作用生成乙醇等的有价值物质。合成气中含有硫化氢及氧等成分。记载了这些成分可能有害于微生物，因此，在前处理工序中除去。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-050406号公报([0102])
发明内容
发明要解决的技术问题
通常，在硫化氢的除去中使用专用的脱硫装置。在氧的除去中使用专用的脱氧装置。装备这两个装置花费成本。另外，在使用铜催化剂等作为脱氧装置的情况下，需要进行高温加热。
本发明鉴于该情况，其目的在于，以简单的结构将气体中的硫化氢及氧除去或进行浓度降低，由此使设备小规模化并实现成本降低。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决所述技术问题，本发明方法提供一种方法，其是对含有硫化氢及氧作为除去或浓度降低对象成分的气体进行处理的方法，
所述方法包括：
交替执行第一模式及第二模式：
所述第一模式，使所述气体与含有第一过渡金属的物质接触，然后再与含有第二过渡金属的物质接触；
所述第二模式，使所述气体与含有所述第二过渡金属的物质接触，然后再与含有所述第一过渡金属的物质接触，
所述第一模式中，所述含有第一过渡金属的物质与所述气体中的硫化氢及氧中的一种气体成分进行反应，从而能够与所述气体中的硫化氢及氧中的另一种气体成分发生反应，且所述含有第二过渡金属的物质与所述另一种气体成分进行反应，从而能够与所述一种气体成分发生反应，
所述第二模式中，所述含有第二过渡金属的物质与所述一种气体成分进行反应，从而能够与所述另一种气体成分发生反应，且所述含有第一过渡金属的物质与所述另一种气体成分进行反应，从而能够与所述一种气体成分发生反应。
作为构成所述含有第一过渡金属的物质或所述含有第二过渡金属的物质的过渡金属，例如可举出：铁(Fe)、或锰(Mn)。
作为所述含有第一过渡金属的物质或所述含有第二过渡金属的物质的结构成分，可举出：氧化铁、氧化锰等的过渡金属氧化物；或者硫化铁、硫化锰等过渡金属硫化物。
例如，氧化铁与硫化氢进行反应，而转化为硫化铁(式1，2)。
Fe2O3·3H2O+3H2S→Fe2S3+6H2O (式1)
FeO+H2S→FeS+H2O (式2)
生成物的硫化铁能够与氧(O2)进行反应。通过该反应，硫化铁恢复成最初的氧化铁(式3～5)。
Fe2S3+3/2O2+nH2O→Fe2O3·nH2O+3S
→Fe2O3+nH2O+3S (式3)
4FeS+7O2→2Fe2O3+4SO2 (式4)
2FeS+3O2→2FeO+2SO2 (式5)
另外，在反应物为硫化铁的情况下，通过与氧进行反应，生成氧化铁(式3～式5)。生成物的氧化铁与硫化氢进行反应，而恢复成最初的硫化铁(式1，2)。
因此，例如，第一模式开始时，在含有第一过渡金属的物质的主要成分为氧化铁(第一过渡金属氧化物)，含有第二过渡金属的物质的主要成分为硫化铁(第二过渡金属硫化物)的情况下，第一模式中，通过含有第一过渡金属的物质中的氧化铁使硫化氢除去或浓度降低，并且所述氧化铁(第一过渡金属氧化物)转化为硫化铁(第一过渡金属硫化物)。接着，通过含有第二过渡金属的物质中的硫化铁(第二过渡金属硫化物)使氧除去或浓度降低，并且所述硫化铁(第二过渡金属硫化物)转化为氧化铁(第二过渡金属氧化物)。第二模式中，利用含有第二过渡金属的物质中的氧化铁(第二过渡金属氧化物)使硫化氢除去或浓度降低，并且所述氧化铁(第二过渡金属氧化物)转化为硫化铁(第二过渡金属硫化物)。接着，通过含有第一过渡金属的物质中的硫化铁(第一过渡金属硫化物)使氧除去或浓度降低，并且所述硫化铁(第一过渡金属硫化物)转化为氧化铁(第一过渡金属氧化物)。通过交替切换执行第一模式和第二模式，能够使处理对象的气体中的硫化氢及氧接连地除去或浓度降低。由此，不需要铜催化剂等专用的脱氧装置(所述另一种气体成分专用的除去装置)，或减少使用频率，或能够实现小型化。因此，能够降低设备成本。
氧化锰与硫化氢反应而转化为硫化锰。硫化锰与氧进行反应而转化为氧化锰。因此，含有第一过渡金属的物质及含有第二过渡金属的物质的过渡金属为锰(Mn)的情况下，与铁的情况一样，通过交替切换执行第一模式和第二模式，能够使处理对象的气体中的硫化氢及氧连续地除去或浓度降低。
优选处理前的所述气体中的所述一种气体成分的摩尔含有率比所述另一种气体成分的摩尔含有率高。
由此，即使在第一模式及第二模式的任一模式下，对所述气体中的硫化氢及氧中摩尔含有率较高的高含有气体成分首先进行除去处理，接着，能够对摩尔含有率较低的低含有气体成分进行除去处理。
所述一种气体成分(高含有气体成分)优选为硫化氢。
所述另一种气体成分(低含有气体成分)优选为氧。
优选的是，对所述接触前的气体中的硫化氢含量及氧含量进行测定，
基于所述测定结果，进行所述第一模式与所述第二模式之间的模式切换。
根据硫化氢含量及氧含量，能够算出或推测含有第一过渡金属的物质、含有第二过渡金属的物质中的氧化铁等脱硫性成分与硫化铁等脱氧性成分的摩尔分率等的分量比。由此，能够判断模式切换的时刻。
优选的是，在所述第一模式、第二模式的切换执行之前，执行启动模式，所述启动模式使所述气体与所述含有第二过渡金属的物质接触而不经由所述含有第一过渡金属的物质，使所述含有第二过渡金属的物质与所述一种气体成分进行反应而能够与所述另一种气体成分发生反应。
由此，同时以能够与所述一种气体成分反应的成分(例如氧化铁)来构成初始状态(启动模式开始前)的含有第一过渡金属的物质、含有第二过渡金属的物质，通过启动模式，可以将含有第二过渡金属的物质转化为能够与所述另一种气体成分发生反应的成分(例如硫化铁)。在该基础上，执行第一模式。所述启动模式中，另外利用所述另一种气体成分专用的除去装置使所述气体中的所述另一种气体成分除去或浓度降低。相反而言，所述另一种气体成分专用的除去装置主要仅在启动模式中需要，因此，能够实现小型化或减少使用频率。
硫化铁与氧进行反应，且恢复成氧化铁的反应是发热反应。假定氧极微量，或温度较低时，难以发生反应。为了顺畅地开始该反应，可以对反应部加热。或者，通过向反应部暂时吹入氧气来提高氧浓度，由此即使开始反应并发热发热也可以进行。由此，能够顺畅地进行反应。
优选将所述处理后的气体供给至培养气体同化性微生物的液态培养基。所述气体同化性微生物摄取所述气体中的CO等，发酵有价物。在使氧等除去或浓度降低之后，将对象气体供给至液态培养基，由此，能够稳定地培养气体同化性微生物。
此外，硫化氢含有气体同化性微生物所需要的元素即硫(S)，原本不需要除去。但是，在使用贵金属或便宜金属催化剂对于所述气体进行脱氧或脱乙炔处理的情况下，硫(S)成为相对于这些催化剂中毒的代表性物质。因此，需要将硫化氢降低至ppm级，或利用催化剂降低至ppb级。大多情况下在合成气等气体中以超过数十ppm的浓度含有硫化氢，因此，假定要使其浓度降低至数ppm～ppb级时，其成本非常高。另外，向气体同化性微生物中额外添加硫化钠等来补充所需要的硫(S)。即，成为对暂时除去的硫(S)进行再次补给的非效率系统。
另一方面，根据本发明方法，除所述启动模式以外，可以未必一定使用催化剂来除去氧等，即使硫化氢在气体中稍微残留，也没有问题。因此，除去设备的负担减轻，并且，也没有必要在硫化合物添加设备中进行添加，或减少添加量，由此，能够期待协同效果。
本发明提供一种装置，对含有硫化氢及氧作为除去或浓度降低对象成分的气体进行处理，其特征在于，
具备：
第一脱硫脱氧部，其收纳含有第一过渡金属的物质；
第二脱硫脱氧部，其收纳含有第二过渡金属的物质；
模式切换部，其交替切换第一模式和第二模式，
所述第一模式使所述气体以所述第一脱硫脱氧部、所述第二脱硫脱氧部的顺序流通；
所述第二模式使所述气体以所述第二脱硫脱氧部、所述第一脱硫脱氧部的顺序流通，
所述第一模式中，所述含有第一过渡金属的物质与所述气体中的硫化氢及氧中的一种气体成分进行反应，并可以与所述气体中的硫化氢及氧中的另一种气体成分发生反应，且所述含有第二过渡金属的物质与所述另一种气体成分进行反应，并可以与所述一种气体成分发生反应，
所述第二模式中，所述含有第二过渡金属的物质与所述一种气体成分进行反应，并可以与所述另一种气体成分发生反应，且所述含有第一过渡金属的物质与所述另一种气体成分进行反应，并可以与所述一种气体成分发生反应。
发明的效果
根据本发明，不需要处理对象气体中硫化氢及氧中的另一种气体成分专用的除去装置，或减少使用频率，或能够小型化。因此，能够将设备小规模化，能够降低设备成本。
附图说明
图1是以启动模式表示本发明的第一实施方式的有价值物质生成系统的流程图；
图2是以第一模式表示上述有价值物质生成系统的流程图；
图3是以第二模式表示上述有价值物质生成系统的流程图。
符号说明
1 有价值物质的生成系统
2 合成气生成部
3 气体处理部
3a 气体流路
4 培养槽
5 模式切换部
10 水洗涤器
11 气体冷却装置
12 过滤器
13 前段测量部
14A 第一脱硫脱氧部
14B 第二脱硫脱氧部
41 含有第一过渡金属的物质
42 含有第二过渡金属的物质
15 PSA
16 脱氧部
16a 脱氧剂
16h 加热器
17 脱乙炔部
18 后段测量部
g 合成气(处理对象的气体)
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的一个实施方式。
图1～图3是表示本发明的一个实施方式的有价值物质生成系统1的图。如图1所示，有价物生成系统1具备气体处理部3和培养槽4。在有价值物质生成系统1的前段设置有合成气生成部2。该实施方式的合成气生成部2为废弃物处理设施。作为废弃物，可举出：城市垃圾、轮胎、生物质、木片、塑料垃圾等。在合成气生成部2中设置有熔融炉。熔融炉中，废弃物通过高浓度的氧气进行燃烧并分解至低分子级。最终生成合成气g(处理对象的气体)。
源自废弃物的合成气g含有CO、H2作为有用成分。另外，合成气g作为除去或浓度降低对象成分的对象物质除了含有硫化氢(H2S)、及氧(O2)以外，还含有CO2、水分(H2O)、固体杂质、萘、苯(BTEX)、乙炔(C2H2)等。
源自废弃物的合成气g一般富含硫化氢。即，合成气g中的硫化氢的摩尔含有率比氧的摩尔含有率高。本发明实施方式的合成气g中的硫化氢构成“一种气体成分”或“高含有气体成分”，氧构成“另一种气体成分”或“低含有气体成分”。
气体处理部3包含合成气g的流路3a。气体流路3a中，从上游侧起依次设置有：水洗涤器10、气体冷却装置11、过滤器12、前段测量部13、脱乙炔部17、及后段测量部18。在前段测量部13与脱乙炔部17之间设置有：脱硫脱氧部14A、硫脱氧部14B、PSA15(变压吸附，pressure-swing adsorption)、脱氧部16。
虽然省略详细的图示，但前段测量部13包含浓度测量部及积分处理部。浓度测量部对合成气g中的硫化氢的浓度及氧的浓度进行测定。积分处理部将这些硫化氢浓度测定值及氧浓度测定值对某个时间段分别进行时间积分。时间积分值相当于在上述测定时间内通过前段测量部13的合成气g中的硫化氢含量及氧含量。
第一脱硫脱氧部14A中设置有含有第一过渡金属的物质41。含有第一过渡金属的物质41与硫化氢反应，成为可以与氧反应的生成物。且上述生成物通过与氧反应，恢复成可以与硫化氢进行反应的最初的反应物。详细而言，如图1及图2所示，初始状态(直到后述第一模式开始)的含有第一过渡金属的物质41由氧化铁构成。如图2所示，通过第一模式，优选含有第一过渡金属的物质41的大部分转化为硫化铁。如图3所示，后述第二模式开始时优选含有第一过渡金属的物质41的大部分由硫化铁构成。通过第二模式，优选上述硫化铁的大部分恢复成最初的氧化铁。
第二脱硫脱氧部14B中设置有含有第二过渡金属的物质42。含有第二过渡金属的物质42与氧进行反应，成为可以与硫化氢进行反应的生成物。且上述生成物通过与硫化氢反应，恢复成可以与氧进行反应的最初的反应物。详细而言，如图1所示，初始状态(直到后述启动模式开始时)的含有第二过渡金属的物质42与含有第一过渡金属的物质41一样，由氧化铁构成。通过启动模式，优选含有第二过渡金属的物质42的大部分转化为硫化铁。如图2所示，第一模式开始时优选含有第二过渡金属的物质42的大部分由硫化铁构成。通过第一模式，优选上述硫化铁的大部分转化为最初的氧化铁。如图3所示，第二模式开始时优选含有第二过渡金属的物质42的大部分由氧化铁构成。通过第二模式，优选上述氧化铁的大部分恢复成氧化铁。
PSA15中设置有作为吸附剂的沸石、硅胶、活性炭等。
脱氧部16中设置有脱氧剂16a。作为脱氧剂16a，例如使用铜催化剂。脱氧部16中具备加热器16h。加热器16h的加热设定温度为例如150℃～400℃左右。
作为脱氧剂16a，可以使用铂(Pt)、镍(Ni)等代替铜。
脱乙炔部17中设置有钯(Pd)、铂(Pt)等贵金属作为乙炔除去催化剂。
后段测量部18与前段测量部13一样，包含浓度测量部及积分处理部。
另外，气体处理部3中设置有模式切换部5。如图1～图3所示，模式切换部5以三个模式切换气体流路3a。根据模式，从前段测量部13到脱乙炔部17的连接顺序不同。如图1所示，启动模式中，从上游侧起，按照前段测量部13、第二脱硫脱氧部14B、PSA15、脱氧部16、脱乙炔部17的顺序连接。如图2所示，第一模式中，从上游侧起，按照前段测量部13、第一脱硫脱氧部14A、PSA15、第二脱硫脱氧部14B、脱乙炔部17的顺序连接。如图3所示，第二模式中，从上游侧起，按照前段测量部13、第二脱硫脱氧部14B、PSA15、第一脱硫脱氧部14A、脱乙炔部17的顺序连接。
在气体处理部3的后段连接有培养槽4。培养槽4中储存有液态的培养基。在该液态的培养基中，培养有厌氧性的气体同化性微生物。作为气体同化性微生物，例如能够使用以上揭示的专利文献1或国际公开第2011/087380号、美国专利US2013/0065282等公开的厌氧性细菌。通过气体同化性微生物的新陈代谢，利用合成气g生成乙醇(C2H5OH)等有价值物质。
虽然省略图示，但在培养槽4的后段设置有包含蒸馏塔的提纯部。
对通过有价物生成系统1生成乙醇(有价物)的方法进行说明。
＜启动模式＞
如图1所示，在有价值物质生成系统1的运转开始时，将气体处理部3设为启动模式。即，在第一模式、第二模式的切换执行之前，执行启动模式。
此外，启动模式中的直到前段测量部13的处理、PSA15中的处理、及脱乙炔部17以后的处理与第一模式及第二模式相同。这些相同的处理内容在第一模式的说明时进行详细叙述。
启动模式中，使由前段测量部13进行测量后的合成气g向第二脱硫脱氧部14B导入并与含有第二过渡金属的物质42进行接触而不经过第一脱硫脱氧部14A(以及不经由含有第一过渡金属的物质41)。由此，构成含有第二过渡金属的物质42的氧化铁由于与合成气g中硫化氢的反应，转化成硫化铁(式1，2)。
Fe2O3·3H2O+3H2S→Fe2S3+6H2O (式1)
FeO+H2S→FeS+H2O (式2)
硫化铁能够与氧进行反应(后述式3～5)。总之，含有第二过渡金属的物质42通过与硫化氢(一种气体成分)进行反应，从而能够与氧(另一种气体成分)发生反应。另外，通过式1、2的反应，能够除去(或浓度降低)合成气g中的硫化氢。
然后，使合成气g经由PSA15中的处理，并向脱氧部16导入，与铜催化剂16a接触。由此，能够除去(或浓度降低)合成气g中的氧。此时，将脱氧剂16a通过加热器16h加热至例如150℃～400℃左右。由此，能够促进氧除去。
＜从启动模式向第一模式的切换＞
前段测量部13中，对启动模式开始以后的合成气g中的硫化氢浓度测定值及氧浓度测定值分别进行时间积分。由此，得到在启动模式开始以后通过前段测量部13的合成气g中的硫化氢及氧的累计量。根据该累计量能够算出或推测含有第二过渡金属的物质42中的从氧化铁向硫化铁的转化量。优选含有第二过渡金属的物质42的大部分(50mol％～90mol％以上)成为硫化铁时，利用模式切换部5切换成第一模式。
＜第一模式＞
第一模式包含以下工序。
如图2所示，通过在合成气生成部2中使废弃物燃烧，生成合成气g(气体生成工序)。将该合成气g导入气体处理部3。
气体处理部3中，通过将合成气g中的处理对象物质除去或浓度降低，而净化合成气g。
详细而言，首先，在水洗涤器10中除去合成气g中的水溶性杂质等。
接着，在气体冷却装置11中，除去合成气g中的水分(H2O)及萘等。此外，由于后述的脱氧工序(式3)等水分可以少量残留。
接着，在过滤器12中除去合成气g中的固体杂质等。
接着，在前段测量部13中，测定合成气g中的硫化氢浓度及氧浓度(测定工序)。
接着，将合成气g向第一脱硫脱氧部14A导入，并与含有第一过渡金属的物质41接触(第一接触工序)。由此，在构成含有第一过渡金属的物质41的氧化铁与合成气g中的硫化氢之间发生式1、式2的反应，能够除去(或浓度降低)合成气g中的硫化氢。另外，构成含有第一过渡金属的物质41的氧化铁转化成硫化铁。
Fe2O3·3H2O+3H2S→Fe2S3+6H2O(式1)
FeO+H2S→FeS+H2O(式2)
硫化铁能够与氧进行反应(后述式3～5)。总之，含有第一过渡金属的物质41与合成气g中的硫化氢(一方的气体成分)进行反应，从而可以与氧(另一方的气体成分)发生反应。
接着，在PSA15中吸附除去合成气g中的苯(BTEX)及CO2等。
接着，将合成气g向第二脱硫脱氧部14B导入，并与含有第二过渡金属的物质42接触(第二接触工序)。由此，在含有第二过渡金属的物质42中的硫化铁与合成气g中的氧之间发生式3～5的反应，能够除去(或浓度降低)合成气g中的氧。另外，含有第二过渡金属的物质42的硫化铁转化为氧化铁。
Fe2S3+3/2O2+nH2O→Fe2O3·nH2O+3S
→Fe2O3+nH2O+3S (式3)
4FeS+7O2→2Fe2O3+4SO2 (式4)
2FeS+3O2→2FeO+2SO2 (式5)
氧化铁能够与硫化氢进行反应(式1，2)。总之，含有第二过渡金属的物质42与合成气g中的氧(另一种气体成分)进行反应，从而可以与硫化氢(一种气体成分)发生反应。
此外，在进行该反应时，氧极其微量，或温度较低时，推定该情况难以发生反应。为了顺畅地开始该反应，可以对脱硫脱氧部14B施加热。或也可以通过向脱硫脱氧部14B暂时吹入氧气来提高氧浓度，从而开始反应并进行发热。由此，能够顺畅地进行反应。
作为热源，优选使用加热器或暖气设备等。温度不需要太高，可以为180℃左右。如果氧化反应(式3～5)开始，则由于发热反应而加热脱硫脱氧部14B，因此，开始时的暂时性的加热即可。与催化剂所需要的持续加热不同，因此，能够充分得到运行成本的抑制效果。
接着，将合成气g输送至脱乙炔部17而不经由脱氧部16。利用第二脱硫脱氧部14B能够除去氧，因此，不需要使用专用的脱氧部16。
在脱乙炔部17中除去合成气g中的乙炔。
接着，在后段测量部18中测量合成气g的组成。特别是对合成气g的硫化氢及氧的残留量进行测定。
残留有硫化氢及氧等时，优选额外利用硫化氢除去装置(PSA)或氧除去装置(铜催化剂)等进行除去处理。认为即使在该情况下，残留量也极少，因此，额外的除去处理的负荷变小，能够简化装置结构。
然后，将合成气g供给至培养槽4的液态培养基。由此，培养基中的气体同化性微生物摄取合成气g中的CO及H2等，发酵生成乙醇等的有价值物质(有价值物质生成工序)。
通过预先除去合成气g中的氧等杂质，能够稳定地培养气体同化性微生物。
从培养槽4将培养液的一部分导入至蒸馏塔(未图示)进行蒸馏(纯化工序)。由此，能够提取乙醇等的有价物。
＜从第一模式向第二模式的切换＞
前段测量部13中，对第一模式开始以后的合成气g中的硫化氢浓度测定值及氧浓度测定值分别进行时间积分。由此，得到在第一模式开始以后通过前段测量部13的合成气g中的硫化氢及氧的累计量。根据该累计量能够算出或推测含有第一过渡金属的物质41中的从氧化铁向硫化铁的转化量、及含有第二过渡金属的物质42中的从硫化铁向氧化铁的变换量。优选含有第一过渡金属的物质41的大部分(50mol％～90mol％以上)成为硫化铁时，或优选含有第二过渡金属的物质42的大部分(50mol％～90mol％以上)成为氧化铁时，利用模式切换部5切换成第二模式。
＜第二模式＞
如图3所示，第二模式中的直到前段测量部13的处理与第一模式相同。
第二模式中，将由前段测量部13测量后的合成气g首先向第二脱硫脱氧部14B导入，并与含有第二过渡金属的物质42接触(第二接触工序)。由此，在含有第二过渡金属的物质42中的氧化铁与合成气g中的硫化氢之间发生式1、2的反应，能够除去(或浓度降低)合成气g中的硫化氢。另外，含有第二过渡金属的物质42中的氧化铁转化成硫化铁。
Fe2O3·3H2O+3H2S→Fe2S3+6H2O (式1)
FeO+H2S→FeS+H2O (式2)
硫化铁能够与氧进行反应(式3～5)。总之，含有第二过渡金属的物质42与合成气g中的硫化氢(一种气体成分)进行反应，从而能够与氧(另一方的气体成分)发生反应。
接着，进行PSA15中的苯(BTEX)及CO2等的吸附除去。
接着，将合成气g向第一脱硫脱氧部14A导入，并与含有第一过渡金属的物质41接触(第一接触工序)。由此，能够在含有第一过渡金属的物质41中的硫化铁与合成气g中的氧之间发生式3～5的反应，从而除去(或浓度降低)合成气g中的氧。另外，含有第一过渡金属的物质41的硫化铁转化成氧化铁。
Fe2S3+3/2O2+nH2O→Fe2O3·nH2O+3S
→Fe2O3+nH2O+3S (式3)
4FeS+7O2→2Fe2O3+4SO2 (式4)
2FeS+3O2→2FeO+2SO2 (式5)
氧化铁能够与硫化氢进行反应(式1，2)。总之，含有第一过渡金属的物质41与合成气g中的氧(另一种气体成分)进行反应，从而能够与硫化氢(一种气体成分)发生反应。
在反应初始对脱硫脱氧部14A可以暂时性地加热或吹入氧气的点与第一模式一样。
接着，将合成气g输送至脱乙炔部17而不经由脱氧部16。利用第一脱硫脱氧部14A能够除去氧，因此，不需要使用专用的脱氧部16。
第二模式中的脱乙炔部17以后的处理与第一模式相同。
＜从第二模式向第一模式的切换＞
前段测量部13中，对第二模式开始以后的合成气g中的硫化氢浓度测定值及氧浓度测定值分别进行时间积分。由此，得到在第二模式开始以后通过前段测量部13的合成气g中的硫化氢及氧的累计量。根据该累计量能够算出或推测含有第二过渡金属的物质42中的从氧化铁向硫化铁的转化量、及含有第一过渡金属的物质41中的从硫化铁向氧化铁的转化量。优选含有第二过渡金属的物质42的大部分(50mol％～90mol％以上)成为硫化铁时，或优选含有第一过渡金属的物质41的大部分(50mol％～90mol％以上)成为氧化铁时，利用模式切换部5切换成第一模式。
这样，之后交替切换执行第一模式和第二模式。
根据有价值物质生成系统1，除启动模式以外，不需要使用专用的脱氧部16(低含有气体成分除去装置)。因此，能够抑制脱氧部16的使用频率，能够降低脱氧剂16a的所需量。另外，能够减小加热器16h的负荷。另一方面，硫化铁进行的脱氧不需要加热，因此，不需要在脱硫脱氧部14A、脱硫脱氧部14B设置加热器。因此，能够较低地抑制设备费用。
另外，由含有过渡金属的物质41、含有过渡金属的物质42构成的脱硫剂或脱氧剂一边进行消耗一边能够再生，因此，能够延长脱硫剂或脱氧剂的寿命。
由于使初始状态的含有过渡金属的物质41、含有过渡金属的物质42一起由氧化铁构成，能够降低材料成本，且能够将处理容易化。
本发明不限定于上述实施方式，能够在不脱离其宗旨的范围内进行各种改变。
例如，通过将初始状态的含有第二过渡金属的物质42利用硫化铁构成，也可以省略启动模式。
含有过渡金属的物质41、含有过渡金属的物质42的过渡金属不限于铁(Fe)，也可以是锰(Mn)。
可以在第一模式的开始时，含有第一过渡金属的物质41主要由氧化锰构成，且含有第二过渡金属的物质42主要由硫化锰构成。
可以在第一模式的开始时，含有第一过渡金属的物质41主要由硫化铁或硫化锰等的过渡金属硫化物构成，且含有第二过渡金属的物质42主要由氧化铁或氧化锰等的过渡金属氧化物构成。
含有第一过渡金属的物质41的过渡金属和含有第二过渡金属的物质42的过渡金属可以相同也可以不同。
合成气g中的氧的含量可以比硫化氢的含量大。
培养槽4中的生成目标的有价值物质不限于乙醇，也可以是乙酸或甲醇等。
合成气g可以是制铁处的副产物气体(转炉，高炉气体等)。
气体生成部2不限于废弃物处理设施，也可以是钢铁厂或煤电厂等。
工业实用性
本发明能够适用于例如利用工业废物的燃烧处理中产生的合成气来生成乙醇的乙醇生成系统。

Claims (7)

1.一种气体处理方法，其是对含有硫化氢及氧作为除去或浓度降低对象成分的气体进行处理的方法，
所述方法包括：
交替执行第一模式及第二模式：
所述第一模式，使所述气体与含有第一过渡金属的物质接触，然后再与含有第二过渡金属的物质接触；
所述第二模式，使所述气体与含有所述第二过渡金属的物质接触，然后再与含有所述第一过渡金属的物质接触，
所述第一模式中，所述含有第一过渡金属的物质与所述气体中的硫化氢及氧中的一种气体成分进行反应，从而能够与所述气体中的硫化氢及氧中的另一种气体成分发生反应，且所述含有第二过渡金属的物质与所述另一种气体成分进行反应，从而能够与所述一种气体成分发生反应，
所述第二模式中，所述含有第二过渡金属的物质与所述一种气体成分进行反应，从而能够与所述另一种气体成分发生反应，且所述含有第一过渡金属的物质与所述另一种气体成分进行反应，从而能够与所述一种气体成分发生反应。
2.如权利要求1所述的气体处理方法，其中，
处理前的所述气体中的所述一种气体成分的摩尔含有率比所述另一种气体成分的摩尔含有率高。
3.如权利要求1或2所述的气体处理方法，其中，
对所述接触前的气体中的硫化氢含量及氧含量进行测定，
基于所述测定结果，在所述第一模式与所述第二模式之间进行模式切换。
4.如权利要求1～3中任一项所述的气体处理方法，其中，
在所述第一模式、第二模式的切换执行之前，执行启动模式，
所述启动模式使所述气体与所述含有第二过渡金属的物质接触而不经由所述含有第一过渡金属的物质，使所述含有第二过渡金属的物质通过与所述一种气体成分进行反应而能够与所述另一种气体成分发生反应。
5.如权利要求1～4中任一项所述的气体处理方法，其中，
构成所述含有第一过渡金属的物质或所述含有第二过渡金属的物质的过渡金属是铁或锰。
6.如权利要求1～5中任一项所述的气体处理方法，其中，
将所述处理后的气体供给至培养气体同化性微生物的液态培养基。
7.一种气体处理装置，其对含有硫化氢及氧作为除去或浓度降低对象成分的气体进行处理，
其具备：
第一脱硫脱氧部，其收纳含有第一过渡金属的物质；
第二脱硫脱氧部，其收纳含有第二过渡金属的物质；
模式切换部，其交替切换第一模式和第二模式，所述第一模式使所述气体以所述第一脱硫脱氧部、所述第二脱硫脱氧部的顺序进行流通，所述第二模式使所述气体以所述第二脱硫脱氧部、所述第一脱硫脱氧部的顺序进行流通，
所述第一模式中，所述含有第一过渡金属的物质与所述气体中硫化氢及氧中的一种气体成分进行反应，从而能够与所述气体中硫化氢及氧中的另一种气体成分发生反应，且所述含有第二过渡金属的物质与所述另一种气体成分进行反应，从而能够与所述一种气体成分发生反应，
所述第二模式中，所述含有第二过渡金属的物质与所述一种气体成分进行反应，从而能够与所述另一种气体成分发生反应，且所述含有第一过渡金属的物质与所述另一种气体成分进行反应，从而能够与所述一种气体成分发生反应。
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