(57)【要約】【課題】対象ガスからアセチレン及び酸素を除去するにあたって、銅アセチリド等の金属アセチリドが生成されるのを防止する。【解決手段】対象ガスｇの供給路４に沿って、アセチレン除去部１３を酸素除去部１４より上流側に配置する。アセチレン除去部１３によって、対象ガスｇ中のアセチレンを除去する。その後、酸素除去部１４の酸素除去金属触媒１４ａに対象ガスｇを接触させて、対象ガスｇ中の酸素を除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素及びアセチレンを不純物成分として含む対象ガスを浄化する方法であって、
アセチレン除去部によって前記対象ガス中のアセチレンを除去するアセチレン除去工程
と
酸素除去金属触媒によって前記対象ガス中の酸素を除去する酸素除去工程と、
を含み、前記アセチレン除去工程の後、前記酸素除去工程を行うことを特徴とするガス
浄化方法。
【請求項２】
前記対象ガスから水分を除去する水除去工程を、少なくとも前記酸素除去工程より前に
行うことを特徴する請求項１に記載のガス浄化方法。
【請求項３】
前記アセチレン除去工程では、前記対象ガスを水素化金属触媒と接触させることを特徴
とする請求項１又は２に記載のガス浄化方法。
【請求項４】
前記アセチレン除去工程の前に、前記対象ガスから硫黄含有物質を除去する脱硫工程を
行うことを特徴とする請求項３に記載のガス浄化方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載のガス浄化方法にて浄化された対象ガスを、ガス資化
性微生物を培養する液状の培地に供給し、前記ガス資化性微生物の発酵によって有価物を
生成することを特徴とする有価物生成方法。
【請求項６】
酸素及びアセチレンを不純物成分として含む対象ガスを浄化する装置であって、
酸素除去金属触媒によって前記対象ガス中の酸素を除去する酸素除去部と、
前記対象ガス中のアセチレンを除去するアセチレン除去部と、
を備え、前記アセチレン除去部が、前記対象ガスの供給路に沿って前記酸素除去部の上
流側に配置されていることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項７】
前記対象ガスから水分を除去する水除去部が、前記供給路の少なくとも前記酸素除去部
の上流側に配置されていることを特徴する請求項６に記載のガス浄化装置。
【請求項８】
前記アセチレン除去部が、水素化金属触媒を含むことを特徴とする請求項６又は７に記
載のガス浄化装置。
【請求項９】
前記供給路に沿って前記アセチレン除去部の上流側に、前記対象ガスから硫黄含有物質
を除去する脱硫部が設けられていることを特徴とする請求項８に記載のガス浄化装置。
【請求項１０】
請求項６〜９の何れか１項に記載のガス浄化装置と、液状の培地中でガス資化性微生物
を培養する培養槽とを備え、前記ガス浄化装置からの対象ガスを前記培養槽に供給して、
前記ガス資化性微生物の発酵によって有価物を生成することを特徴とする有価物生成装置
。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスの浄化方法及び装置、並びに有価物の生成方法及び装置に関し、特に、
嫌気性微生物の培養に供される合成ガスの前処理として好適なガス浄化方法及び装置、並
びに浄化後のガスを用いた有価物生成方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１では、合成ガスから嫌気性微生物の発酵作用によってエタノール等
の有価物を生成している。合成ガスには、酸素、粒子状物質、タール、硫化水素、ＢＴＥ
Ｘ（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン）等が少量含まれており、これらは
微生物に有害である可能性があるために、前処理部で除去することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−０５０４０６号公報（［０１０２］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者等の研究によれば、廃棄物を燃焼させて得た合成ガスには、水素、一酸化炭素、
二酸化炭素といった主成分に加えて、不純物成分として、上掲特許文献１に列記の酸素、
硫化水素、ベンゼン等のほか、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）も含まれているとの知見を得た。
この合成ガスを、例えば、嫌気性のガス資化性微生物の培養などに利用する際には、これ
ら不純物成分を除去する必要がある。
【０００５】
ガス中の酸素を除去する最も一般的な方法として、銅触媒を利用する方法が挙げられる
。しかしながら、ガスがアセチレンをも含む場合、アセチレンと銅が反応し、銅アセチリ
ド（Ｃ２Ｃｕ２）が生成されることが考えられる。銅アセチリドは、雰囲気中の水分量や
粒子径等によっては爆発性を有すると言われている。
本発明は、上記事情に鑑み、合成ガス等の浄化すべき対象ガスからアセチレン及び酸素
を除去するにあたって、銅アセチリド等の金属アセチリドが生成されるのを防止すること
を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明方法は、酸素及びアセチレンを不純物成分として含む
対象ガスを浄化する方法であって、
アセチレン除去部によって前記対象ガス中のアセチレンを除去するアセチレン除去工程
と、
酸素除去金属触媒によって前記対象ガス中の酸素を除去する酸素除去工程と、
を含み、前記アセチレン除去工程の後、前記酸素除去工程を行うことを特徴とする。
また、本発明装置は、酸素及びアセチレンを不純物成分として含む対象ガスを浄化する
装置であって、
酸素除去金属触媒によって前記対象ガス中の酸素を除去する酸素除去部と、
前記対象ガス中のアセチレンを除去するアセチレン除去部と、
を備え、前記アセチレン除去部が、前記対象ガスの供給路に沿って前記酸素除去部の上
流側に配置されていることを特徴とする。
前記酸素除去金属触媒の金属成分としては、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎ
ｉ）等が挙げられ、特に銅が好ましい。
本発明によれば、対象ガスからセチレンを除去したうえで、その対象ガスを酸素除去金
属触媒に接触させて酸素除去する。これによって、銅アセチリド等の金属アセチリドが生
成されるのを防止することができる。
【０００７】
前記ガス浄化方法において、前記対象ガスから水分を除去する水除去工程を、少なくと
も前記酸素除去工程より前に行うことが好ましい。
前記ガス浄化装置において、前記対象ガスから水分を除去する水除去部が、前記供給路
の少なくとも前記酸素除去部の上流側に配置されていることが好ましい。
これによって、対象ガスの水分含有量を微小とし、好ましくは対象ガスが殆ど水分を含
まないようにしたうえで、対象ガスを酸素除去金属触媒に接触させることができる。この
結果、たとえ金属アセチリドが生成されたとしても、該金属アセチリドが爆発性を持たな
いようにすることができる。
【０００８】
前記ガス浄化方法において、前記アセチレン除去工程では、前記対象ガスを水素化金属
触媒と接触させることが好ましい。
前記ガス浄化装置において、前記アセチレン除去部が、水素化金属触媒を含むことが好
ましい。
これによって、対象ガス中のアセチレンを水素化してエチレン等に変換することができ
る。
前記水素化金属触媒の金属成分としては、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、等の貴
金属が挙げられ、特にパラジウムが好ましい。
【０００９】
前記ガス浄化方法において、前記アセチレン除去工程の前に、前記対象ガスから硫黄含
有物質を除去する脱硫工程を行うことが好ましい。
前記ガス浄化装置において、前記供給路に沿って前記アセチレン除去部の上流側に、前
記対象ガスから硫黄含有物質を除去する脱硫部が設けられていることが好ましい。
これによって、前記水素化金属触媒が硫黄含有物質により被毒されるのを防止でき、水
素化金属触媒の触媒機能を保持することができる。
【００１０】
本発明に係る有価物生成方法は、前記ガス浄化方法にて浄化された対象ガスを、ガス資
化性微生物を培養する液状の培地に供給し、前記ガス資化性微生物の発酵によって有価物
を生成することを特徴とする。
本発明に係る有価物生成装置は、前記ガス浄化装置と、液状の培地中でガス資化性微生
物を培養する培養槽とを備え、前記ガス浄化装置からの対象ガスを前記培養槽に供給して
、前記ガス資化性微生物の発酵によって有価物を生成することを特徴とする。
前記ガス資化性微生物が対象ガスを摂取して有価物を発酵する。酸素やアセチレン等の
不純物質を除去したうえで、対象ガスを液状培地に供給することで、ガス資化性微生物を
安定的に培養することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、対象ガスからアセチレン及び酸素を除去するにあたって、金属アセチ
リドが生成されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る有価物生成システムの概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面にしたがって説明する。
図１に示すように、有価物生成システム１は、合成ガス生成部２（対象ガス生成部）と
、有価物生成装置３とを備えている。合成ガス生成部２において合成ガスｇ（対象ガス）
が生成される。有価物生成装置３において合成ガスｇから有価物が生成される。生成目的
の有価物は、例えばエタノール（Ｃ２Ｈ５ＯＨ）である。
【００１４】
この実施形態における合成ガス生成部２は、廃棄物処理施設である。廃棄物としては、
都市ゴミ、タイヤ、バイオマス、木質チップ、プラスチックごみ等が挙げられる。廃棄物
処理施設２には溶融炉が設けられている。溶融炉において、廃棄物が高濃度の酸素ガスに
よって燃焼されて低分子レベルまで分解される。最終的に、合成ガスｇが生成される。
【００１５】
廃棄物由来の合成ガスｇは、主要成分としてＣＯ、Ｈ２、ＣＯ２を含む。また、合成ガ
スｇは、不純物質として、酸素（Ｏ２）、硫化水素（Ｈ２Ｓ）すなわち硫黄含有物質、ア
セチレン（Ｃ２Ｈ２）等を含む。
【００１６】
有価物生成装置３は、ガス浄化装置５と、培養槽６（有価物生成反応部）を備えている
。合成ガス生成部２から供給路４が培養槽６へ延びている。供給路４上にガス浄化装置５
が介在されている。
【００１７】
ガス浄化装置５は、水除去部１１と、脱硫部１２と、アセチレン除去部１３と、酸素除
去部１４などを備えている。供給路４に沿って上流側（合成ガス生成部２の側）から水除
去部１１、脱硫部１２、アセチレン除去部１３、酸素除去部１４の順に配置されている。
【００１８】
水除去部１１は、例えばＰＳＡ装置（pressure-swing adsorption）にて構成されてい
る。ＰＳＡ装置によれば、効率的に水分を除去でき、合成ガスｇをよりドライにするため
に好適である。ＰＳＡ装置の吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭等を用い
ることができる。
なお、水除去部１１が、熱交換器ないしは凝縮器にて構成されていてもよい。
【００１９】
脱硫部１２は、脱硫剤１２ａを含む。脱硫剤１２ａとして酸化鉄が用いられている。
脱硫部１２の下流側にアセチレン除去部１３が設けられている。アセチレン除去部１３
は、水素化金属触媒１３ａを含む。水素化金属触媒１３ａの金属成分としては、パラジウ
ム（Ｐｄ）が用いられている。
【００２０】
アセチレン除去部１３の下流側に酸素除去部１４が設けられている。言い換えると、酸
素除去部１４の上流側にアセチレン除去部１３が配置されている。
酸素除去部１４は、酸素除去金属触媒１４ａを含む。酸素除去金属触媒１４ａの金属成
分は、銅（Ｃｕ）にて構成されている。以下、酸素除去金属触媒１４ａを適宜「銅触媒１
４ａ」と称す。
【００２１】
供給路４の下流端が培養槽６に接続されている。詳細な図示は省略するが、培養槽６内
の液状の培地中で嫌気性のガス資化性微生物が培養されている。ガス資化性微生物として
は、例えば上掲特許文献１や、国際公開第２０１１／０８７３８０号、米国特許ＵＳ２０
１３／００６５２８２等に開示された嫌気性細菌を用いることができる。
図示は省略するが、培養槽６の後段には、蒸留塔を含む精製部が設けられている。
【００２２】
有価物生成システム１によって、エタノール（有価物）を生成する方法を説明する。
＜合成ガス生成工程＞
合成ガス生成部２において廃棄物を燃焼することによって合成ガスｇを生成する。
＜合成ガス供給工程＞
この合成ガスｇを供給路４によってガス浄化装置５を経て培養槽６へ送る。
【００２３】
＜浄化工程＞
ガス浄化装置５においては、合成ガスｇ中の不純物質を除去することで、合成ガスｇを
浄化する。
＜水除去工程＞
詳しくは、水除去部１１において合成ガスｇを冷却して、合成ガスｇ中の水分を凝縮さ
せる。これよって、合成ガスｇから水分を除去できる。水除去部１１をＰＳＡ方式とする
ことによって、合成ガスｇから水分を十分に除去でき、合成ガスｇを十分にドライな状態
にすることができる。水除去工程後の合成ガスｇ（ひいては銅触媒１４ａに供給される合
成ガスｇ）の水分含有量は、好ましくは４．８ｇ／ｍ３〜５．７ｇ／ｍ３程度である。
【００２４】
＜脱硫工程＞
次に、合成ガスｇを脱硫部１２に導入して、脱硫剤１２ａと接触させる。
これによって、脱硫剤１２ａの酸化鉄によって合成ガスｇ中の硫化水素（Ｈ２Ｓ）を下
式（１）〜（２）のようにして除去できる。
Ｆｅ２Ｏ３＋２Ｈ２Ｓ＋Ｈ２→２ＦｅＳ＋３Ｈ２Ｏ       （１）
４ＦｅＳ＋７Ｏ２→２Ｆｅ２Ｏ３＋４ＳＯ２            （２）
【００２５】
＜アセチレン除去工程＞
次に、合成ガスｇをアセチレン除去部１３に導入して、水素化金属触媒１３ａと接触さ
せる。
これによって、水素化金属触媒１３ａのＰｄによって合成ガスｇ中のアセチレンを下式
（３）のように水素化して除去できる。好ましくは、合成ガスｇからアセチレンをほぼ完
全に除去する。
Ｃ２Ｈ２＋Ｈ２→Ｃ２Ｈ４                  （３）
アセチレン除去工程に先立って、脱硫工程によって合成ガスｇ中の硫化水素（硫黄含有
物質）を除去しておくことによって、水素化金属触媒１３ａが硫黄成分により被毒を受け
失活するのを回避できる。したがって、水素化金属触媒１３ａの触媒機能を長期にわたっ
て維持することができる。
【００２６】
＜酸素除去工程＞
次に、合成ガスｇを酸素除去部１４に導入して、銅触媒１４ａと接触させる。
これによって、銅触媒１４ａによって合成ガスｇ中の酸素（Ｏ２）を下式（４）〜（５
）のようにして除去できる。
２Ｃｕ＋Ｏ２→２ＣｕＯ                  （４）
ＣｕＯ＋Ｈ２→Ｃｕ＋Ｈ２Ｏ              （５）
【００２７】
予めアセチレン除去工程によって合成ガスｇからアセチレンを除去したうえで、酸素除
去工程において合成ガスｇを銅触媒１４ａと接触させるため、銅アセチリド（金属アセチ
リド）が生成されるのを確実に防止することができる。
また、酸素除去工程に先立って、水除去工程によって合成ガスｇ中の水分を十分に取り
除くことによって、万が一、銅アセチリドが生成されたとしても、該銅アセチリドが爆発
性を持つのを避けることができる。
これによって、有価物生成システム１の安全性を確保することができる。
【００２８】
なお、上記の何れかの工程の前後において、合成ガスｇ中のＢＴＥＸ（ベンゼン、トル
エン、エチルベンゼン、キシレン）を除去してもよい。ＢＴＥＸの除去部としては、ＰＳ
Ａ装置を用いることができる。
また、フィルタによって、合成ガスｇ中のススやタール等の固形又は液状の不純物質を
除去してもよい。
このようにして、合成ガスｇをクリーンな状態にすることができる。
【００２９】
＜反応工程＞
その後、合成ガスｇを培養槽６の液状培地に導入する。これによって、培地中のガス資
化性微生物が、合成ガスｇのＣＯ及びＨ２等を摂取して、エタノール等を発酵生成する。
つまり、合成ガスｇからエタノール（有価物）の生成反応を起こす。
予め合成ガスｇ中の、酸素、アセチレン、硫化水素等の不純物質を除去しておくことで
、ガス資化性微生物を安定的に培養できる。
【００３０】
＜精製工程＞
上記培養液の一部を蒸留塔（図示せず）へ導入して蒸留する。これによって、エタノー
ルを抽出することができる。
【００３１】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲におい
て種々の改変をなすことができる。
例えば、水除去部１１は、少なくとも酸素除去部１４よりも上流側に配置されていれば
よい。水除去部１１を、脱硫部１２とアセチレン除去部１３との間や、アセチレン除去部
１３と酸素除去部１４の間に配置してもよい。
水素化金属触媒１３ａは、Ｐｄに限られず、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ等の、Ｐｄ以外の貴金属
等であってもよい。
アセチレン除去部１３が、水や様々な吸着剤によってアセチレンを吸着するものであっ
てもよい。
酸素除去金属触媒１４ａは、銅に限られず、白金・ニッケル等の銅以外の金属であって
もよい。本発明は、酸素除去金属触媒１４ａが、アセチレンと反応して金属アセチリドを
生成し得るものに好適である。
生成目的の有価物は、エタノールに限られず、酢酸やメタノール等であってもよい。
有価物生成装置３が、有価物生成反応部として、培養槽６に代えて、合成ガスｇを金属
触媒に接触させることでエタノール等の有価物を生成する反応槽を有していてもよい。
対象ガスの用途は、有価物生成に限られない。ガス浄化装置５を、対象ガスを排気する
際の前処理装置として用いてもよい。
対象ガスは、製鉄所の副生ガス（転炉、高炉ガス等）であってもよい。
対象ガス生成部２は、廃棄物処理施設に限られず、製鉄所や石炭発電所等であってもよ
い。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、例えば産業廃棄物の焼却処理で生じるシンガスからエタノールを生成するエ
タノール生成システムに適用できる。
【符号の説明】
【００３３】
ｇ        合成ガス（対象ガス）
１        有価物生成システム
２        合成ガス生成部（対象ガス生成部）
３        有価物生成装置
４        供給路
５        ガス浄化装置
６        培養槽
１１      水除去部
１２      脱硫部
１２ａ    脱硫剤
１３      アセチレン除去部
１３ａ    水素化金属触媒
１４      酸素除去部
１４ａ    酸素除去金属触媒（銅触媒）
【図１】
2020073252.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】令和1年9月27日(2019.9.27)
【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】
酸素及びアセチレンを不純物成分として含む対象ガスを浄化する方法であって、
アセチレン除去部によって前記対象ガス中のアセチレンを除去するアセチレン除去工程と、
酸素除去金属触媒によって前記対象ガス中の酸素を除去する酸素除去工程と、
前記対象ガスから水分を除去する水除去工程と、
を含み、前記アセチレン除去工程の後、前記酸素除去工程を行ない、かつ前記水除去工程を少なくとも前記酸素除去工程より前に行うことを特徴とするガス浄化方法。
【請求項２】
前記アセチレン除去工程では、前記対象ガスを水素化金属触媒と接触させることを特徴とする請求項１に記載のガス浄化方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のガス浄化方法にて浄化された対象ガスを、ガス資化性微生物を培養する液状の培地に供給し、前記ガス資化性微生物の発酵によって有価物を生成することを特徴とする有価物生成方法。
【請求項４】
酸素及びアセチレンを不純物成分として含む対象ガスを浄化する装置であって、
酸素除去金属触媒によって前記対象ガス中の酸素を除去する酸素除去部と、
前記対象ガス中のアセチレンを除去するアセチレン除去部と、
前記対象ガスから水分を除去する水除去部と、
を備え、前記アセチレン除去部が、前記対象ガスの供給路に沿って前記酸素除去部の上流側に配置され、前記水除去部が、前記供給路の少なくとも前記酸素除去部より上流側に配置されていることを特徴とするガス浄化装置。
【請求項５】
前記アセチレン除去部が、水素化金属触媒を含むことを特徴とする請求項４に記載のガス浄化装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載のガス浄化装置と、液状の培地中でガス資化性微生物を培養する培養槽とを備え、前記ガス浄化装置からの対象ガスを前記培養槽に供給して、前記ガス資化性微生物の発酵によって有価物を生成することを特徴とする有価物生成装置。