JP7117118B2 - ガス化装置、有機物質製造装置、合成ガスの製造方法および有機物質の製造方法 - Google Patents
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Description
例えば、特許文献1には、バイオマスをガス化する熱分解ガス化炉が開示されている。また、非特許文献1には、一酸化炭素を含む合成ガスを、酢酸およびエタノールに変換する微生物の種類および代謝系が開示されている。また、特許文献2には、鉄鋼排ガス、廃棄物のガス化によって得られる一酸化炭素を含む合成ガスから、微生物発酵によってエタノールを製造する方法が開示されている。
廃棄物を、可燃性ガスと未燃の炭化物とに分離する熱分解炉と、
前記可燃性ガスを燃焼させ、二酸化炭素を主とする不燃性ガスを生成する燃焼炉と、
前記炭化物と前記不燃性ガスを反応させ、一酸化炭素を主とする合成ガスを生成する改質炉と、を備える、ガス化装置。
前記改質炉は、前記二酸化炭素分離精製装置で精製された不燃性ガスを未燃の炭化物と反応させる、[1]~[3]のいずれかに記載のガス化装置。
前記ガス化装置で生成した合成ガスを、金属触媒又は微生物触媒と接触させ、有機物質を製造する反応装置と、を備える、有機物質製造装置。
前記可燃性ガスを燃焼させ、二酸化炭素を主とする不燃性ガスを生成する工程と、
前記炭化物と前記不燃性ガスを反応させ、一酸化炭素を主とする合成ガスを生成する工程と、を備える、合成ガスの製造方法。
前記可燃性ガスを燃焼させ、二酸化炭素を主とする不燃性ガスを生成する工程と、
前記炭化物と前記不燃性ガスを反応させ、一酸化炭素を主とする合成ガスを生成する工程と、
前記合成ガスを、金属触媒又は微生物触媒と接触させ、有機物質を製造する工程と、を含む、有機物質の製造方法。
更に不燃性ガスを二酸化炭素精製装置を経て精製した後に、改質炉で反応させることで、100%に近い純一酸化炭素ガスを製造することができる。
本発明において、「主とする」、「主成分とする」とは複数の構成成分中、当該成分が体積換算で最も多く含まれることを意味し、好ましくは50%を超えて含まれるものである。
例えば、窒素40体積%、一酸化炭素35体積%、二酸化炭素25体積%の組成のガスは、窒素を主とするガスと表現される。
図1に示すように、有機物質製造装置10は、廃棄物wを原料として合成ガスsgを製造するガス化装置20と、合成ガスsgを原料として有機物質omを製造する反応装置80と、を有している。ガス化装置20は、炭化水素を含む廃棄物wをガス化して一酸化炭素を主とする合成ガスsgを生成する。反応装置80は、微生物発酵により、合成ガスsgから有機物質omを生成する。
以下、図面を参照しながら、有機物質製造装置10及びガス化装置20の構成要素について順に説明していく。
図1に示すように、有機物質製造装置10は、ガス化装置20、前処理装置75及び反応装置80を有している。このうち、まずガス化装置20について説明する。
上述したように、ガス化装置20は、熱分解炉30、燃焼炉40、二酸化炭素分離精製装置50及び改質炉60を有している。また、図2に示されたガス化装置20は、二酸化炭素分離精製装置50で不燃性ガスigから分離された不純物を処理する排ガス処理設備70及び煙突71を、更に有している。
以下、ガス化装置20の各構成要素について順に説明する。最初に、図2~図5を参照して、熱分解炉30について説明する。上述したように、熱分解炉30は、廃棄物を、水素を含む可燃性ガスと未燃の炭化物とに分離する。
C + CO2 → 2CO
次に、以上に説明してきたガス化装置20とともに、有機物質製造装置10を構成する前処理装置75および反応装置80について説明する。
前処理装置75は、ガス化装置20で製造された合成ガスsgから様々な汚染物質、ばいじん粒子、不純物、好ましくない量の化合物等の特定の物質を除去ないし低減する装置である。前処理装置75は、例えば、スクラバー(水溶性不純物分離装置)、ガスチラー(水分分離装置)、サイクロン、バグフィルターのような微粒子(スス)分離装置、脱硫装置(硫化物分離装置)、低温分離方式(深冷方式)の分離装置、膜分離方式の分離装置、圧力スイング吸着方式の分離装置(PSA)、温度スイング吸着方式の分離装置(TSA)、圧力温度スイング吸着方式の分離装置(PTSA)、脱酸素装置、活性炭を用いた分離装置、銅触媒またはパラジウム触媒を用いた分離装置等のうちの1種または2種以上を用いて処理することができる。
最後に、反応装置80について説明する。反応装置80は、合成ガスsgを微生物発酵又は金属触媒と接触させて有機物質omを製造する。合成ガスsgの微生物発酵又は金属触媒反応により得られる有機物質omとして、炭素数1~10のアルコール、炭素数1~8のジエン類、炭素数1~6のジオール類等を例示することができる。
これらの水素化活性金属は、1種単独で用いられてもよいし、2種以上が組み合わされて用いられてもよい。また、これらの水素化活性化金属の一部又は全部は、酸化又は硫化されていてもよい。
多孔質担体の材質は、特に限定されず、例えば、シリカ、ジルコニア、チタニア、マグネシア、アルミナ、ゼオライト等が挙げられ、中でも、比表面積や細孔直径が異なる種々の製品が市場で調達できることから、シリカが好ましい。
多孔質担体の全細孔容積としては、例えば、0.01~1.0mL/gが挙げられる。
多孔質担体の平均細孔直径としては、例えば、0.01~20nmが挙げられる。
多孔質担体の比表面積としては、例えば、1~1000m2/gが挙げられる。
水素化活性金属の担持量は、例えば、白金族元素と水素化活性金属との合計が多孔質担
体100質量部に対して1~10質量部が挙げられる。
助活性金属の担持量は、例えば、担体100質量部に対して0.01~20質量部が挙
げられる。
11 搬入経路
11v 弁
12 供給経路
20 ガス化装置
21 第1搬送経路
21xv 弁
21yv 弁
22 第2搬送経路
22v 弁
23 第3搬送経路
23a 第3搬送経路第1部分
23b 第3搬送経路第2部分
23c 第3搬送経路第3部分
23d 第3搬送経路第4部分
23v 弁
24 第4搬送経路
24xv 弁
24yv 弁
25 第5搬送経路
25v 弁
28 搬送手段
30 熱分解炉
30C 分解チャンバー部
30H ホッパー部
30F フィルター部
31 筐体
31a 搬入口
31b 炭化物搬出口
31c ガス搬出口
32 支持部
32a 貫通孔
33 加熱手段
34 熱交換器
35 伝熱管
36 振動手段
36a 振動装置本体
36b 連結具
37 筒状フィルター
40 燃焼炉
50 二酸化炭素分離精製装置
51 処理部
51A 第1処理部
51B 第2処理部
51C 第3処理部
53 加熱手段
54 熱交換器
55 冷却手段
60 改質炉
61 筐体
62 管型反応器
62a 本体部
62b 保持部
63 加熱手段
64 熱交換器
65 伝熱管
70 排ガス処理設備
71 煙突
73 供給手段
75 前処理装置
80 反応装置
w 廃棄物
C 炭化物
cg 可燃性ガス
ig 不燃性ガス
sg 合成ガス
om 有機物質
Claims (10)
- 有機化合物を含む廃棄物をガス化して一酸化炭素を主とする合成ガスを生成するためのガス化装置であって、
廃棄物を、可燃性ガスと未燃の炭化物とに分離する熱分解炉と、
前記可燃性ガスを燃焼させ、二酸化炭素を主とする不燃性ガスを生成する燃焼炉と、
二酸化炭素吸脱着能を有し、前記不燃性ガスから、前記不燃性ガスより二酸化炭素濃度が高い精製された不燃性ガスを製造する二酸化炭素分離精製装置と、
前記炭化物と精製された前記不燃性ガスを反応させ、一酸化炭素を主とする合成ガスを生成する改質炉と、を備え、
前記燃焼炉で生成された前記不燃性ガスは、前記改質炉に設けられた熱交換器にて放熱し、次に前記二酸化炭素分離精製装置に設けられた熱交換器にて放熱し、その後に前記二酸化炭素分離精製装置で精製される、ガス化装置。 - 前記熱分解炉の炉内温度が、400℃以上1300℃以下である、請求項1に記載のガス化装置。
- 前記改質炉の炉内温度が、600℃以上1200℃以下である、請求項1又は2に記載のガス化装置。
- 前記二酸化炭素分離精製装置が、二酸化炭素分離膜、二酸化炭素吸着材及び二酸化炭素吸収液のいずれかを備える、請求項1~3のいずれか一項に記載のガス化装置。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載のガス化装置と、
前記ガス化装置で生成した合成ガスを、金属触媒又は微生物触媒と接触させ、有機物質を製造する反応装置と、を備える、有機物質製造装置。 - 前記有機物質は、炭素数1~10のアルコール、炭素数1~8のジエン類、炭素数1~6のジオール類から選ばれる1種を含む、請求項5に記載の有機物質製造装置。
- 前記有機物質はエタノールを含む、請求項5に記載の有機物質製造装置。
- 前記微生物触媒はクロストリジウム属を含む、請求項5~7のいずれか一項に記載の有機物質製造装置。
- 有機化合物を含む廃棄物を熱分解して、可燃性ガスと未燃の炭化物とに分離する工程と、
前記可燃性ガスを燃焼させ、二酸化炭素を主とする不燃性ガスを生成する工程と、
前記不燃性ガスから、前記不燃性ガスより二酸化炭素濃度が高い精製された不燃性ガスを製造する工程と、
前記炭化物と精製された前記不燃性ガスを反応させ、一酸化炭素を主とする合成ガスを生成する工程と、を備え、
生成された前記不燃性ガスは、合成ガスを生成する改質炉に設けられた熱交換器にて放熱し、次に前記不燃性ガスを精製する二酸化炭素分離精製装置に設けられた熱交換器にて放熱し、その後に前記二酸化炭素分離精製装置で精製される、合成ガスの製造方法。 - 有機化合物を含む廃棄物を熱分解して、可燃性ガスと未燃の炭化物とに分離する工程と、
前記可燃性ガスを燃焼させ、二酸化炭素を主とする不燃性ガスを生成する工程と、
前記不燃性ガスから、前記不燃性ガスより二酸化炭素濃度が高い精製された不燃性ガスを製造する工程と、
前記炭化物と精製された前記不燃性ガスを反応させ、一酸化炭素を主とする合成ガスを生成する工程と、
前記合成ガスを、金属触媒又は微生物触媒と接触させ、有機物質を製造する工程と、を含み、
生成された前記不燃性ガスは、合成ガスを生成する改質炉に設けられた熱交換器にて放熱し、次に前記不燃性ガスを精製する二酸化炭素分離精製装置に設けられた熱交換器にて放熱し、その後に前記二酸化炭素分離精製装置で精製される、有機物質の製造方法。
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