JP2016059296A - 有機物質を製造する装置、有機物質を製造する方法、合成ガスの製造方法及び合成ガスの製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機物質を好適に製造し得る新規な装置を提供する。【解決手段】配管１３は、第１の配管１３ａと、第２の配管１３ｂとを有する。第１の配管１３は、合成ガス精製部１２と、有機物質合成部１８とを接続している。第２の配管１３ｂは、第１の配管１３の第１の部分１３ａ１と、第１の部分１３ａ１よりも下流側の第２の部分１３ａ２とを接続している。製造装置１は、第１の流量調整弁１５と、第２の流量調整弁１６とを備える。第１の流量調整弁１５は、第１の配管１３ａの第１の部分１３ａ１と第２の部分１３ａ２との間に配されている。第２の流量調整弁１６は、第２の配管１３ｂに配されている。第２の配管１３ｂにおけるガスの通気抵抗と、第１の配管１３ａの第１の部分１３ａ１と第２の部分１３ａ２との間に位置する部分におけるガスの通気抵抗とが相互に異なる。【選択図】図１

Description

本発明は、有機物質を製造する装置、有機物質を製造する方法、合成ガスの製造方法及び合成ガスの製造装置に関する。

近年、例えば鉄工所からの排気ガス等から合成された一酸化炭素を含む合成ガスを微生物発酵させることによりエタノールなどの化学物質を製造する方法の実用化が検討されている（例えば特許文献１を参照）。

国際公開第２０１１／０８７３８０号公報

しかしながら、有機物質を製造する装置は、現在のところ、実用化に至っておらず、十分に検討されていないのが実情である。

本発明の主な目的は、有機物質を好適に製造し得る新規な装置を提供することにある。

本発明に係る有機物質の製造装置は、合成ガス生成炉と、有機物質合成部と、合成ガス精製部と、配管とを備える。合成ガス生成炉は、合成ガスを生成させる。有機物質合成部は、合成ガスから有機物質を生成させる。合成ガス精製部は、合成ガス生成炉と有機物質合成部との間に接続されている。合成ガス精製部は、合成ガス中の不純物濃度を低減させる圧力変動吸着型吸着部又は温度変動吸着型吸着部により構成されている。配管は、合成ガス精製部と、有機物質合成部とを接続している。配管は、第１の配管と、第２の配管とを有する。第１の配管は、合成ガス精製部と、有機物質合成部とを接続している。第２の配管は、第１の配管の第１の部分と、第１の部分よりも下流側の第２の部分とを接続している。本発明に係る有機物質の製造装置は、第１の流量調整弁と、第２の流量調整弁とをさらに備える。第１の流量調整弁は、第１の配管の第１の部分と第２の部分との間に配されている。第２の流量調整弁は、第２の配管に配されている。第２の配管におけるガスの通気抵抗と、第１の配管の第１の部分と第２の部分との間に位置する部分におけるガスの通気抵抗とが相互に異なる。

なお、ここで言う不純物とは、有機物生成工程で生成に悪影響を及ぼす可能性があるもの全てをいう。不純物の例としては、例えば、ベンゼン・トルエン・キシレンなどが挙げられる。

本発明に係る有機物質の製造装置では、第２の配管におけるガスの通気抵抗が、第１の配管の第１の部分と第２の部分との間に位置する部分におけるガスの通気抵抗よりも高くてもよい。

本発明に係る有機物質の製造装置は、第２の配管のガスの通気抵抗を調整する通気抵抗調製部をさらに備えていてもよい。

本発明に係る有機物質の製造装置は、第２の配管内に配されたオリフィスをさらに備えていてもよい。

本発明に係る有機物質の製造装置では、有機物質合成部が微生物発酵により有機物を生成させるものであってもよい。

本発明に係る有機物質の製造装置では、有機物質合成部が金属触媒を用いて合成ガスから有機物質を生成させるものであってもよい。

本発明に係る有機物質の製造方法では、上記有機物質の製造装置を用いて有機物質を製造する。

本発明に係る合成ガスの製造装置は、不純物を含む合成ガスが供給される、圧力変動吸着型吸着部又は温度変動吸着型吸着部により構成された合成ガス精製部と、合成ガス精製部により生成された合成ガスが排出される配管とを備える。配管は、合成ガス精製部と有機物質合成部とを接続している第１の配管と、第１の配管の第１の部分と、第１の部分よりも下流側の第２の部分とを接続している第２の配管とを有する。本発明に係る合成ガスの製造装置は、第１の配管の第１の部分と第２の部分との間に配された第１の流量調整弁と、第２の配管に配された第２の流量調整弁とをさらに備える。第２の配管におけるガスの通気抵抗と、第１の配管の第１の部分と第２の部分との間に位置する部分におけるガスの通気抵抗とが相互に異なる。

本発明に係る合成ガスの製造装置では、第２の配管におけるガスの通気抵抗が、第１の配管の第１の部分と第２の部分との間に位置する部分におけるガスの通気抵抗よりも高くてもよい。

本発明に係る合成ガスの製造装置は、第２の配管のガスの通気抵抗を調整する通気抵抗調製部をさらに備えていてもよい。

本発明に係る合成ガスの製造装置は、第２の配管内に配されたオリフィスをさらに備えていてもよい。

本発明に係る合成ガスの製造方法は、上記合成ガスの製造装置を用いて有機物質を製造する。

本発明によれば、有機物質を好適に製造し得る新規な装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る有機物質の製造装置の模式図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

図１は、本実施形態に係る有機物質の製造装置１の模式図である。図１に示される製造装置１は、廃棄プラスチック等の炭素源を含む廃棄物から、有機物質を製造するための装置である。製造される有機物質は、含酸素有機物であってもよい。製造される有機物質は、例えば、アルコール、有機酸、脂肪酸、油脂、ケトン、バイオマス、糖等であってもよい。アルコール、有機酸、脂肪酸、油脂、ケトン、バイオマス、糖の具体例としては、例えば、エタノール、酢酸、ブタンジオール等が挙げられる。

製造された有機物質の用途は、特に限定されない。製造された有機物質は、例えば、プラスチックや樹脂等の原料として用いることもできるし、燃料として用いることもできる。

なお、本実施形態では、廃棄物から合成ガスを生成する例について説明するが、合成ガスは、廃棄物等を部分酸化させることにより生成されたものでなくてもよい。例えば、鉄工所等から排出される合成ガスを用いてもよい。

製造装置１は、合成ガス生成炉１１を備えている。合成ガス生成炉１１には、プラスチックや樹脂などの炭素源を含む有機物を含む廃棄物が供給される。合成ガス生成炉１１において廃棄物が部分酸化され一酸化炭素を含む合成ガスが生成する。通常、合成ガスは、一酸化炭素に加え、水素ガスや窒素ガスを含んでいる。

合成ガスは、有機物質合成部としての発酵器１８に供給される。発酵器１８は、微生物と水とを含む。微生物は、発酵することにより合成ガスから有機物質を生成させる。このため、発酵器１８においては、微生物発酵により合成ガスから有機物質が製造される。なお、例えば、エタノール等のアルコールを生成させる場合に好適に用いられる微生物の具体例としては、例えば、クロストリジウム属などの嫌気性カルボキシド栄養性細菌等が挙げられる。

発酵器１８は、精製機１９に接続されている。発酵器１８における生成物は、精製機１９に移送される。通常、発酵器１８においては、製造しようとする有機物質に加え、他の有機物質も生成する。精製機１９は、発酵器１８における生成物を精製する。これにより、目的とする有機物質を得ることができる。

尚、本実施形態では、有機物質合成部として、微生物発酵により有機物を生成させる発酵器を用いたが、本発明は、それに限定されない。例えば、金属触媒を用いて合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部を設けてもよい。

合成ガス生成炉１１と発酵器１８との間には、合成ガス精製部１２が接続されている。合成ガス精製部１２は、合成ガス中の不純物濃度を低減する。合成ガス精製部１２は、圧力変動吸着部（ＰＳＡ）もしくは温度変動吸着型吸着部（ＴＳＡ）により構成されている。合成ガス精製部１２は、精製した合成ガスを発酵器１８に供給する。

合成ガス精製部１２と発酵器１８とは、配管１３によって接続されている。配管１３は、第１の配管１３ａと、第２の配管１３ｂとを有する。第１の配管１３ａは、合成ガス生成炉１１と発酵器１８とを接続している。第１の配管１３ａの第１の部分１３ａ１と、第１の部分１３ａ１よりも下流側に位置している第２の部分１３ａ２との間には、第１の流量調整弁１５が設けられている。この第１の流量調整弁１５により第１の配管１３ａの第１の部分１３ａ１と第２の部分１３ａ２との間の部分における流量が調整される。第１の流量調整弁１５と第２の部分１３ａ２との間には、タンク１４ａが設けられている。

第２の配管１３ｂは、第１の配管１３ａの第１の部分１３ａ１と第２の部分１３ａ２とに接続されている。第２の配管１３ｂには、第２の流量調整弁１６が設けられている。この第２の流量調整弁１６により第２の配管１３ｂにおける流量が調整される。第２の流量調整弁１６と第２の部分１３ａ２との間には、タンク１４ｂが設けられている。

第１の配管の第１の部分１３ａ１と第２の部分１３ａ２との間における合成ガスの通気抵抗と、第２の配管１３ｂにおける合成ガスの通気抵抗とが相互に異なる。具体的には、本実施形態では、第２の配管１３ｂに、通気抵抗調整部１７が設けられている。この通気抵抗調整部１７により第２の配管１３ｂにおける合成ガスの通気抵抗が、第１の配管の第１の部分１３ａ１と第２の部分１３ａ２との間における合成ガスの通気抵抗よりも高くされている。

通気抵抗調整部１７は、例えば、バルブや、オリフィス等により構成することができる。

本実施形態では、合成ガスの製造装置２は、合成ガス生成炉１１と、合成ガス精製部１２と、通気抵抗調整部１７と、第１及び第２の流量調整弁１５，１６と、タンク１４ａ、１４ｂとにより構成されている。

製造装置１において、第１の流量調整弁１５を解放し、第２の流量調整弁１６を閉鎖した場合は、合成ガスは、通気抵抗が比較的低い第１の配管１３ａのみを通過して発酵器１８に供給される。一方、第１の流量調整弁１５を閉鎖し、第２の流量調整弁１６を解放した場合は、合成ガスは、通気抵抗が比較的高い第２の配管１３ｂ通過して発酵器１８に供給される。このように、第１及び第２の流量調整弁１５，１６の開閉を行うことにより合成ガス精製部１２の背圧を調整することができる。

ここで、製造装置１では、上述の通り、合成ガス精製部１２は、圧力変動吸着部（ＰＳＡ）もしくは温度変動吸着型吸着部（ＴＳＡ）により構成されている。これら圧力変動吸着部（ＰＳＡ）や温度変動吸着型吸着部（ＴＳＡ）は、背圧を変化させることによって滞留時間が変化するため、合成ガス精製部１２から排出される合成ガスの組成が変化する。

具体的には、例えば本実施形態では、第２の配管１３ｂにおける通気抵抗が第１の配管１３ａの第１の部分１３ａ１と第２の部分１３ａ２との間に位置する部分の通気抵抗よりも高い。このため、第１の流量調整弁１５を解放し、第２の流量調整弁１６を閉鎖した場合には、相対的に、水素濃度が低く、一酸化炭素濃度が高く、二酸化炭素濃度が高い合成ガスが発酵器１８に供給される。一方、第１の流量調整弁１５を閉鎖し、第２の流量調整弁１６を解放した場合には、相対的に、水素濃度が高く、一酸化炭素濃度が低く、二酸化炭素濃度が低い合成ガスが発酵器１８に供給される。このように、製造装置１では、第１及び第２の流量調整弁１５，１６の開度を制御することにより、所望の組成の合成ガス、すなわち、発酵器１８内の微生物に適した合成ガスを発酵器１８に供給することができる。従って、高効率に有機物を製造することができる。

なお、本実施形態では、通気抵抗調整部１７を設ける例について説明したが、例えば、流路面積を異ならせることによって、第１の配管１３ａにおける通気抵抗と、第２の配管１３ｂおける通気抵抗とを異ならせてもよい。

１ 製造装置
２ 合成ガスの製造装置
１１ 合成ガス生成炉
１２ 合成ガス精製部
１３ 配管
１３ａ 第１の配管
１３ａ１ 第１の部分
１３ａ２ 第２の部分
１３ｂ 第２の配管
１４ａ，１４ｂ タンク
１５ 第１の流量調整弁
１６ 第２の流量調整弁
１７ 通気抵抗調整部
１８ 発酵器
１９ 精製機

Claims (12)

1. 合成ガスを生成させる合成ガス生成炉と、
   前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部と、
   前記合成ガス生成炉と前記有機物質合成部との間に接続されており、合成ガス中の不純物濃度を低減させる圧力変動吸着型吸着部又は温度変動吸着型吸着部により構成された合成ガス精製部と、
   前記合成ガス精製部と、前記有機物質合成部とを接続している配管と、
   を備え、
   前記配管は、
   前記合成ガス精製部と、前記有機物質合成部とを接続している第１の配管と、
   前記第１の配管の第１の部分と、前記第１の部分よりも下流側の第２の部分とを接続している第２の配管と、
   を有し、
   前記第１の配管の前記第１の部分と前記第２の部分との間に配された第１の流量調整弁と、
   前記第２の配管に配された第２の流量調整弁と、
   をさらに備え、
   前記第２の配管におけるガスの通気抵抗と、前記第１の配管の前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置する部分におけるガスの通気抵抗とが相互に異なる、有機物質の製造装置。
2. 前記第２の配管におけるガスの通気抵抗が、前記第１の配管の前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置する部分におけるガスの通気抵抗よりも高い、請求項１に記載の有機物質の製造装置。
3. 前記第２の配管のガスの通気抵抗を調整する通気抵抗調製部をさらに備える、請求項２に記載の有機物質の製造装置。
4. 前記第２の配管内に配されたオリフィスをさらに備える、請求項２又は３に記載の有機物質の製造装置。
5. 前記有機物質合成部は、微生物発酵により前記有機物を生成させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機物質の製造装置。
6. 前記有機物質合成部は、金属触媒を用いて前記合成ガスから前記有機物質を生成させる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の有機物質の製造装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機物質の製造装置を用いた有機物質の製造方法。
8. 不純物を含む合成ガスが供給される、圧力変動吸着型吸着部又は温度変動吸着型吸着部により構成された合成ガス精製部と、
   前記合成ガス精製部により生成された合成ガスが排出される配管と、
   を備え、
   前記配管は、
   前記合成ガス精製部と、前記有機物質合成部とを接続している第１の配管と、
   前記第１の配管の第１の部分と、前記第１の部分よりも下流側の第２の部分とを接続している第２の配管と、
   を有し、
   前記第１の配管の前記第１の部分と前記第２の部分との間に配された第１の流量調整弁と、
   前記第２の配管に配された第２の流量調整弁と、
   をさらに備え、
   前記第２の配管におけるガスの通気抵抗と、前記第１の配管の前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置する部分におけるガスの通気抵抗とが相互に異なる、合成ガスの製造装置。
9. 前記第２の配管におけるガスの通気抵抗が、前記第１の配管の前記第１の部分と前記第２の部分との間に位置する部分におけるガスの通気抵抗よりも高い、請求項８に記載の合成ガスの製造装置。
10. 前記第２の配管のガスの通気抵抗を調整する通気抵抗調製部をさらに備える、請求項９に記載の合成ガスの製造装置。
11. 前記第２の配管内に配されたオリフィスをさらに備える、請求項８又は９に記載の合成ガスの製造装置。
12. 請求項８〜１１のいずれか一項に記載の合成ガスの製造装置を用いた合成ガスの製造装置。

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