(57)【要約】  炭素源を含む廃棄物を部分酸化させることにより合成ガスを生成させる合成ガス生成炉と、前記合成ガス生成炉に接続され、前記合成ガス生成炉で生成された合成ガスを精製し、前記合成ガス中の不純物濃度を低減させる合成ガス精製部と、前記合成ガス精製部に接続され、前記合成ガス精製部で精製された合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部と、を備え、前記合成ガス精製部は、前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部を有する、有機物質の製造システム。
2017212662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素源を含む廃棄物を部分酸化させることにより合成ガスを生成させる合成ガス生成炉と、前記合成ガス生成炉に接続され、前記合成ガス生成炉で生成された合成ガスを精製し、前記合成ガス中の不純物濃度を低減させる合成ガス精製部と、前記合成ガス精製部に接続され、前記合成ガス精製部で精製された合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部と、を備え、
前記合成ガス精製部は、
前記合成ガスを精製する第１の精製部と、
前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを精製する第２の精製部と、
前記第１の精製部で精製された前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部と、を有し、
前記検出部は、
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを、前記第２の精製部をスキップして、前記第２の精製部よりも後段に送入し、
検出された前記不純物濃度が前記任意の値より高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部に送入する、有機物質の製造システム。
【請求項２】
炭素源を含む廃棄物を部分酸化させることにより合成ガスを生成させる合成ガス生成炉と、前記合成ガス生成炉に接続され、前記合成ガス生成炉で生成された合成ガスを精製し、前記合成ガス中の不純物濃度を低減させる合成ガス精製部と、前記合成ガス精製部に接続され、前記合成ガス精製部で精製された合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部と、を備え、
前記合成ガス精製部は、
前記合成ガスを精製する第１の精製部、及び、前記第１の精製部よりも高い不純物濃度低減能を持ち、前記合成ガスを精製する第２の精製部と、
前記第１の精製部及び前記第２の精製部で精製される前の前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部と、を有し、
前記検出部は、
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスを前記第１の精製部に送入し、
検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記合成ガスを前記第２の精製部に送入する、有機物質の製造システム。
【請求項３】
炭素源を含む廃棄物を部分酸化させることにより合成ガスを生成させる合成ガス生成炉と、前記合成ガス生成炉に接続され、前記合成ガス生成炉で生成された合成ガスを精製し、前記合成ガス中の不純物濃度を低減させる合成ガス精製部と、前記合成ガス精製部に接続され、前記合成ガス精製部で精製された合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部と、を備え、
前記合成ガス精製部は、
前記合成ガスを精製する第１の精製部と、
前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを精製する第２の精製部と、
前記第１の精製部からの合成ガスを順次受け入れ、先に受け入れた合成ガスと後に受け入れた合成ガスとを混合し、得られた合成ガスを前記第２の精製部へ送入する混合部と、
前記第１の精製部で精製された前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部と、を有し、
前記検出部は、
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部又は前記混合部に送入し、
検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記混合部に送入して、前記不純物濃度が前記任意の値以下である合成ガスと混合する、有機物質の製造システム。
【請求項４】
炭素源を含む廃棄物を部分酸化させることにより合成ガスを生成させる合成ガス生成炉と、前記合成ガス生成炉に接続され、前記合成ガス生成炉で生成された合成ガスを精製し、前記合成ガス中の不純物濃度を低減させる合成ガス精製部と、前記合成ガス精製部に接続され、前記合成ガス精製部で精製された合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部と、を備え、
前記合成ガス精製部は、
前記合成ガスを精製する第１の精製部と、
前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを精製する第２の精製部と、
前記第１の精製部で精製された前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部と、を有し、
前記検出部は、
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部に送入し、
検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第１の精製部又は前記合成ガス生成炉に返送する、有機物質の製造システム。
【請求項５】
前記不純物濃度の任意の値が、前記有機物質合成部において前記有機物質を生成する嫌気性菌に悪影響を及ぼす濃度範囲であることを特徴とする、請求項１〜４の何れか一項に記載の有機物質の製造システム。
【請求項６】
前記第１の精製部が、圧力変動吸着装置または温度変動吸着装置である、請求項１〜５の何れか一項に記載の有機物質の製造システム。
【請求項７】
前記第２の精製部が活性炭を含む、請求項１〜６の何れか一項に記載の有機物質の製造システム。
【請求項８】
請求項１に記載の有機物質の製造システムを用いて有機物質を製造する方法であって、
前記合成ガス生成炉で前記合成ガスを生成させる工程と、前記合成ガス精製部で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、前記有機物質合成部で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備え、
前記合成ガス精製工程は、
前記第１の精製部で前記合成ガスを精製する工程と、
前記第１の精製部で精製された前記合成ガス中の不純物濃度を前記検出部で検出する工程と、
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを、前記第２の精製部をスキップして、前記第２の精製部よりも後段に供給し、
検出された前記不純物濃度が前記任意の値より高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを、前記第２の精製部に供給し、前記第２の精製部で前記合成ガスを精製し、前記第２の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部よりも後段に供給する工程と、
を含む、有機物質の製造方法。
【請求項９】
請求項２に記載の有機物質の製造システムを用いて有機物質を製造する方法であって、
前記合成ガス生成炉で前記合成ガスを生成させる工程と、前記合成ガス精製部で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、前記有機物質合成部で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備え、
前記合成ガス精製工程は、
前記合成ガス中の不純物濃度を前記検出部で検出する工程と、
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスを前記第１の精製部に送入して前記合成ガスを精製し、
検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記合成ガスを前記第２の精製部に送入して前記合成ガスを精製する工程と、
を含む、有機物質の製造方法。
【請求項１０】
請求項３に記載の有機物質の製造システムを用いて有機物質を製造する方法であって、
前記合成ガス生成炉で前記合成ガスを生成させる工程と、前記合成ガス精製部で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、前記有機物質合成部で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備え、
前記合成ガス精製工程は、
前記第１の精製部で前記合成ガスを精製する工程と、
前記第１の精製部で精製された前記合成ガス中の不純物濃度を前記検出部で検出する工程と、
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部又は前記混合部に送入し、
検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記混合部に送入して、前記不純物濃度が前記任意の値以下である合成ガスと混合する工程と、
を含む、有機物質の製造方法。
【請求項１１】
請求項４に記載の有機物質の製造システムを用いて有機物質を製造する方法であって、
前記合成ガス生成炉で前記合成ガスを生成させる工程と、前記合成ガス精製部で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、前記有機物質合成部で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備え、
前記合成ガス精製工程は、
前記第１の精製部で前記合成ガスを精製する工程と、
前記第１の精製部で精製された前記合成ガス中の不純物濃度を前記検出部で検出する工程と、
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部に送入し、
検出された前記不純物濃度が前記任意の値より高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第１の精製部又は前記合成ガス生成炉に返送する工程と、
を含む、有機物質の製造方法。
【請求項１２】
前記不純物濃度の任意の値が、前記有機物質合成部において前記有機物質を生成する嫌気性菌に悪影響を及ぼす濃度範囲であることを特徴とする、請求項８〜１１の何れか一項に記載の有機物質の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機物質の製造システム及び有機物質の製造方法に関する。本願は、２０１６年６月９日に、日本国特許庁へ出願されたＰＣＴ／ＪＰ２０１６／０６７２２５に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
化学材料や鉄鋼等の製造プロセスから排出されたガスに由来する、一酸化炭素を含む合成ガスを嫌気性微生物に代謝させることにより、エタノールなどの有機物質を製造する方法が提案されている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許第８２１１６７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、家庭や事業所等から収集された一般廃棄物を部分酸化して得られる合成ガスを原料として、微生物代謝により有機物質を製造するシステムには、以下に述べる問題がある。【０００５】
商業的に実用化する観点から、前記システムは、合成ガスを連続的に後段へ供給する合成ガス生成炉と、前記合成ガスに含まれる不純物濃度を低減した合成ガスを得る合成ガス精製部と、精製した前記合成ガスの微生物代謝により有機物質を製造する有機物質合成部と、を有することが望ましい。
前記合成ガス生成炉において、一般廃棄物を部分酸化して得られる合成ガスには、硫化水素、芳香族有機化合物、酸素等の合成ガス以外の不純物が含まれる。これらの不純物のうちのいくつかは、微生物にとっては有害であるため、前記合成ガス精製部で除去することが望ましい。【０００６】
ところが、一般廃棄物は多数の家庭や事業所から収集されたものであり、その内容物は一定ではないので、部分酸化によって得られる精製前の合成ガスに含まれる前記不純物の組成や濃度が、数分〜数時間のうちに大きく変動し易い。このため、前記合成ガス精製部を構成する精製装置の処理能力を超えた合成ガスが供給された場合には、有機物質合成部へ不純物が流入してしまうことや、精製装置の性能劣化や破損につながるとの問題がある。
一方、上記問題を避ける目的で、通常よりも遥かに多い不純物の発生に備えて前記精製部を構成する精製装置を過剰に設置すると、設備コストが過大となり、商業的な実用化が困難になる。【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、廃棄物の部分酸化によって得られた合成ガスに含まれる不純物の組成及び濃度の変動に対応可能な、有機物質の製造システム及び有機物質の製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
［１］  炭素源を含む廃棄物を部分酸化させることにより合成ガスを生成させる合成ガス生成炉と、前記合成ガス生成炉に接続され、前記合成ガス生成炉で生成された合成ガスを精製し、前記合成ガス中の不純物濃度を低減させる合成ガス精製部と、前記合成ガス精製部に接続され、前記合成ガス精製部で精製された合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部と、を備え、前記合成ガス精製部は、前記合成ガスを精製する第１の精製部と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを精製する第２の精製部と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部と、を有し、前記検出部は、検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを、前記第２の精製部をスキップして、前記第２の精製部よりも後段に送入し、検出された前記不純物濃度が前記任意の値より高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部に送入する、有機物質の製造システム。【０００９】
［２］  炭素源を含む廃棄物を部分酸化させることにより合成ガスを生成させる合成ガス生成炉と、前記合成ガス生成炉に接続され、前記合成ガス生成炉で生成された合成ガスを精製し、前記合成ガス中の不純物濃度を低減させる合成ガス精製部と、前記合成ガス精製部に接続され、前記合成ガス精製部で精製された合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部と、を備え、前記合成ガス精製部は、前記合成ガスを精製する第１の精製部、及び、前記第１の精製部よりも高い不純物濃度低減能を持ち、前記合成ガスを精製する第２の精製部と、前記第１の精製部及び前記第２の精製部で精製される前の前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部と、を有し、前記検出部は、検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスを前記第１の精製部に送入し、検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記合成ガスを前記第２の精製部に送入する、有機物質の製造システム。【００１０】
［３］  炭素源を含む廃棄物を部分酸化させることにより合成ガスを生成させる合成ガス生成炉と、前記合成ガス生成炉に接続され、前記合成ガス生成炉で生成された合成ガスを精製し、前記合成ガス中の不純物濃度を低減させる合成ガス精製部と、前記合成ガス精製部に接続され、前記合成ガス精製部で精製された合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部と、を備え、前記合成ガス精製部は、前記合成ガスを精製する第１の精製部と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを精製する第２の精製部と、前記第１の精製部からの合成ガスを順次受け入れ、先に受け入れた合成ガスと後に受け入れた合成ガスとを混合し、得られた合成ガスを前記第２の精製部へ送入する混合部と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部と、を有し、前記検出部は、検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部又は前記混合部に送入し、検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記混合部に送入して、前記不純物濃度が前記任意の値以下である合成ガスと混合する、有機物質の製造システム。【００１１】
［４］  炭素源を含む廃棄物を部分酸化させることにより合成ガスを生成させる合成ガス生成炉と、前記合成ガス生成炉に接続され、前記合成ガス生成炉で生成された合成ガスを精製し、前記合成ガス中の不純物濃度を低減させる合成ガス精製部と、前記合成ガス精製部に接続され、前記合成ガス精製部で精製された合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部と、を備え、前記合成ガス精製部は、前記合成ガスを精製する第１の精製部と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを精製する第２の精製部と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部と、を有し、前記検出部は、検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部に送入し、検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第１の精製部又は前記合成ガス生成炉に返送する、有機物質の製造システム。【００１２】
［５］  前記不純物濃度の任意の値が、前記有機物質合成部において前記有機物質を生成する嫌気性菌に悪影響を及ぼす濃度範囲であることを特徴とする、［１］〜［４］の何れか一項に記載の有機物質の製造システム。
［６］  前記第１の精製部が、圧力変動吸着装置または温度変動吸着装置である、［１］〜［５］の何れか一項に記載の有機物質の製造システム。
［７］  前記第２の精製部が活性炭を含む、［１］〜［６］の何れか一項に記載の有機物質の製造システム。【００１３】
［８］  ［１］に記載の有機物質の製造システムを用いて有機物質を製造する方法であって、前記合成ガス生成炉で前記合成ガスを生成させる工程と、前記合成ガス精製部で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、前記有機物質合成部で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備え、前記合成ガス精製工程は、前記第１の精製部で前記合成ガスを精製する工程と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガス中の不純物濃度を前記検出部で検出する工程と、検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを、前記第２の精製部をスキップして、前記第２の精製部よりも後段に供給し、検出された前記不純物濃度が前記任意の値より高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを、前記第２の精製部に供給し、前記第２の精製部で前記合成ガスを精製し、前記第２の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部よりも後段に供給する工程と、を含む、有機物質の製造方法。【００１４】
［９］  ［２］に記載の有機物質の製造システムを用いて有機物質を製造する方法であって、前記合成ガス生成炉で前記合成ガスを生成させる工程と、前記合成ガス精製部で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、前記有機物質合成部で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備え、前記合成ガス精製工程は、前記合成ガス中の不純物濃度を前記検出部で検出する工程と、検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスを前記第１の精製部に送入して前記合成ガスを精製し、検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記合成ガスを前記第２の精製部に送入して前記合成ガスを精製する工程と、を含む、有機物質の製造方法。【００１５】
［１０］  ［３］に記載の有機物質の製造システムを用いて有機物質を製造する方法であって、前記合成ガス生成炉で前記合成ガスを生成させる工程と、前記合成ガス精製部で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、前記有機物質合成部で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備え、前記合成ガス精製工程は、前記第１の精製部で前記合成ガスを精製する工程と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガス中の不純物濃度を前記検出部で検出する工程と、検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部又は前記混合部に送入し、検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記混合部に送入して、前記不純物濃度が前記任意の値以下である合成ガスと混合する工程と、を含む、有機物質の製造方法。【００１６】
［１１］  ［４］に記載の有機物質の製造システムを用いて有機物質を製造する方法であって、前記合成ガス生成炉で前記合成ガスを生成させる工程と、前記合成ガス精製部で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、前記有機物質合成部で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備え、前記合成ガス精製工程は、前記第１の精製部で前記合成ガスを精製する工程と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガス中の不純物濃度を前記検出部で検出する工程と、検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部に送入し、検出された前記不純物濃度が前記任意の値より高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第１の精製部又は前記合成ガス生成炉に返送する工程と、を含む、有機物質の製造方法。【００１７】
［１２］
前記不純物濃度の任意の値が、前記有機物質合成部において前記有機物質を生成する嫌気性菌に悪影響を及ぼす濃度範囲であることを特徴とする、［８］〜［１１］の何れか一項に記載の有機物質の製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の有機物質の製造システム及び有機物質の製造方法によれば、廃棄物の部分酸化によって得られた精製前の合成ガスに含まれる不純物の組成及び濃度の変動を検出し、その変動に対応して前記精製部における処理フローを迅速に変更し、不純物濃度の低減を最適な装置構成で行うことができる。これにより、本発明の有機物質の製造システム及び製造方法を商業的に実用化することが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一態様の有機物質の製造システム１０の模式図である。
【図２】本発明の第二態様の有機物質の製造システム２０の模式図である。
【図３】本発明の第三態様の有機物質の製造システム３０の模式図である。
【図４】本発明の第四態様の有機物質の製造システム４０の模式図である。
【図５】本発明の第五態様の有機物質の製造システム５０の模式図である。
【図６】本発明の第六態様の有機物質の製造システム６０の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好ましい実施形態の例について図面を参照して説明する。各図面において、実質的に同じ機能を有する構成には同一の符号を付けている。
【００２１】
《第一態様》
＜有機物質の製造システム１０＞
本発明の第一実施形態の有機物質の製造システム１０は、図１に示すように、炭素源を含む廃棄物を部分酸化させることにより合成ガスを生成させる合成ガス生成炉１１と、合成ガス生成炉１１に接続され、合成ガス生成炉１１で生成された合成ガスを精製し、前記合成ガス中の不純物濃度を低減させる合成ガス精製部１２と、合成ガス精製部１２に接続され、合成ガス精製部１２で精製された合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部１４と、を備えている。
【００２２】
合成ガス生成炉１１において合成ガスを得るために用いられる廃棄物は、炭素源を含むものであれば特に限定されず、例えば、家庭ゴミ、一般産業廃棄物等の焼却処理可能な廃棄物が挙げられる。炭素源としては、例えば、プラスチックやゴムの等の樹脂廃材が挙げられる。合成ガス生成炉１１としては、廃棄物を部分酸化して合成ガスを回収可能な公知の炉が適用される。通常、廃棄物を部分酸化して得られた合成ガスは、一酸化炭素、水素ガス及び窒素ガス等を含む。
【００２３】
合成ガス生成炉１１で得られた合成ガスには、硫化水素、酸化カルボニル、ＮＯｘ、ＳＯｘ、フッ化水素、酸素、アンモニア、シアン化水素、メタン・プロパン・プロピレン・アセチレン・エチレン・エタン・イソブタン等の炭化水素、ジメチルエーテル・ホルムアルデヒド・ギ酸メチル等の脂肪族酸素化合物、ベンゼン、トルエン、キシレン、メチルベンゼン、ナフタレン等の芳香族有機化合物、タール等の不純物が含まれていることがある。不純物の種類や濃度は、部分酸化する廃棄物の種類によって大きく変動し得る。
【００２４】
合成ガス生成炉１１で生成された合成ガスが供給される合成ガス精製部１２には、前記合成ガスに含まれる上記不純物の１種以上の濃度を低減する公知の精製装置が２つ以上備えられている。
【００２５】
合成ガス精製部１２は、前記合成ガスを精製する第１の精製部１２ａと、第１の精製部１２ａで精製された前記合成ガスを精製する第２の精製部１２ｃと、第１の精製部１２ａで精製された前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部１２ｂと、を有する。
【００２６】
合成ガス精製部１２に備えられた各精製部は、図の矢印で示す配管で接続されている。検出部１２ｂは、第１の精製部１２ａと、第２の精製部１２ｃ及び有機物質合成部１４との間で配管により接続されており、検出部１２ｂの下流側の配管が分岐している。第１の精製部１２ａは、検出部１２ｂを介して、第２の精製部１２ｃ及び有機物質合成部１４に接続されている。第２の精製部１２ｃは、検出部１２ｂと、有機物質合成部１４とに接続されている。
【００２７】
合成ガス生成炉１１からの合成ガスは、まず、第１の精製部１２ａで精製され、その不純物濃度が低減される。次いで、合成ガスは検出部１２ｂに送入される。
【００２８】
検出部１２ｂは、第１の精製部１２ａからの合成ガスにおける不純物濃度を検出する。検出された前記不純物濃度が任意の値（任意に定めた基準値）以下である場合には、検出部１２ｂは、第１の精製部１２ａで精製された前記合成ガスを、第２の精製部１２ｃをスキップして、第２の精製部１２ｃよりも後段の有機物質合成部１４の発酵器に送入する。一方、検出された前記不純物濃度が前記任意の値より高い場合には、検出部１２ｂは、第１の精製部１２ａで精製された前記合成ガスを第２の精製部１２ｃに送入する。
ここで、前記不純物濃度の任意の値は、例えば、有機物質合成部１４において前記有機物質を生成する微生物に悪影響を与えることが既知の、種々の不純物ごとの濃度範囲として定めることができる。その濃度範囲は、不純物の種類とその微生物の種類の組合せによって定められる。ここで、悪影響とは、微生物の死滅、増殖能低下、資化率の低下、目的物質の生産性低下など、あらゆる望ましくない現象を指す。
【００２９】
合成ガスから有機物質を生成する嫌気性菌などの微生物に悪影響を与える不純物としては、例えば、メタン、アセチレン、エチレン、エタン、タール、ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、アンモニア、シアン化水素、ＮＯｘ、硫化水素、硫化カルボニル、ナフタレンなどが挙げられる。それらの不純物が微生物に悪影響を与える濃度としては、例えば、合成ガスに含まれる、アセチレン濃度が１ｐｐｍ以上、またはエチレン濃度が１ｐｐｍ以上ではClostridium属細菌に悪影響を与えることが報告されている（US9011578 B2）。したがって、有機物質の製造システム１０の使用状況に応じて、これらの１種以上の不純物と各濃度範囲を適宜設定することが可能である。
例えばClostridium属に悪影響を与える具体的な不純物と濃度としては、アセチレン：５ｐｐｐｍ以上、エチレン：５０ｐｐｍ以上、ＨＣＮ：２ｐｐｍ以上、ベンゼン：１ｐｐｍ以上（US9011578 B2）、ＮＯｘ：１５０ｐｐｍ以上（AIMS Bioengineering, 3(2):188-210）等が挙げられる。ただし、これらの不純物と濃度範囲は一例であり、他の不純物と濃度範囲も適用可能である。
【００３０】
第２の精製部１２ｃは、送入された前記合成ガスの精製し、不純物濃度が低減した合成ガスを発酵器に供給する。
【００３１】
製造システム１０では、第１の精製部１２ａと、第２の精製部１２ｃとが設けられている。不純物濃度が任意の値よりも高い場合を除いて第１の精製部１２ａのみが用いられる。第２の精製部１２ｃは、不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合のみ用いられる。このため、第１の精製部１２ａの不純物濃度低減能（精製能力）は、第２の精製部１２ｃの不純物濃度低減能よりも、高い必要はなく、低くてもよい。
従って、製造システム１０によれば、合成ガスに含まれる不純物の濃度が極端に高くなったときに対応するための高性能又は大規模な精製部を１つ設ける場合よりも、合成ガス精製部１２のランニングコストを低減することができる。
【００３２】
合成ガス精製部１２のランニングコストをより低く抑える観点からは、第１の精製部１２ａが、ランニングコストが低い圧力変動吸着装置（圧力スイング吸着装置）（ＰＳＡ）または温度変動吸着装置（温度スイング吸着装置）（ＴＳＡ）によって構成されていることが好ましい。一方、第２の精製部１２ｃは、不純物濃度が高い合成ガスが有機物質合成部１４に供給されることを確実に抑制するために、不純物濃度低減能がＰＳＡ，ＴＳＡに比べて高い、活性炭を含む装置であることが好ましい。例えば、ベンゼン等の芳香族化合物の不純物を例にした場合、活性炭は前述のＰＳＡ等に比べて、ランニングコストは高いものの、ベンゼン除去能には優れるため、合成ガスに含まれる芳香族化合物の不純物より低濃度に抑える事が期待できる。
【００３３】
合成ガス精製部１２で精製された合成ガスは、有機物質合成部１４の発酵器（微生物培養器）に供給される。発酵器内の微生物は、合成ガスを代謝して有機物質を生成させる。ここで、「代謝」の用語は発酵の概念を含む。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、嫌気性カルボキシド栄養性細菌等が挙げられる。より具体的には例えばClostridium属細菌、Moorella属細菌、Acetobacterium属細菌、Carboxydocella sporoducens sp. Nov.、Rhodopseudomonas gelatinosa、Eubacterium limosum，Butyribacterium methylotrophicum等の嫌気性細菌が挙げられる。
Clostridium属細菌としては、例えば、Clostridium ljungdahlii、Clostridium autoethanogenum、Clostridium carboxidivorans、Clostridium ragsdalei（Kopke M. et al., Appl. Environ. Microbiol. 2011, 77(15), 5467-5475）、Clostridium thermoaceticum等が挙げられる。Moorella属細菌としては、例えば、Moorella thermoacetica (Pierce EG. Et al., Environ. Microbiol. 2008, 10, 2550-2573)等が挙げられる。Acetobacterium属細菌としては、例えば、Acetobacterium woodii（Dilling S. et al., Appl. Environ. Microbiol. 2007, 73(11), 3630-3636）等が挙げられる。
【００３４】
有機物質合成部１４は、微生物が生成した種々の有機物質から目的の有機物質を得るための精製機１５に接続されている。有機物質合成部１４における生成物は、精製機１５に移送され、公知の精製手法により目的の有機物質を得る。
【００３５】
製造システム１０によって製造される有機物質としては、例えば、アルコール、有機酸、脂肪酸、油脂、ケトン、バイオマス、糖等が挙げられる。より具体的には、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ず、例えば、プラスチックやゴム等の樹脂の原料、燃料等の用途が挙げられる。
【００３６】
（他の実施形態）
以上で説明した製造システム１０における検出部１２ｂを構成する検出器は、第１の精製部１２ａと第２の精製部１２ｃの間に接続されている。しかし、前記検出器は第１の精製部１２ａで精製された合成ガスの不純物濃度を検出（測定）できるように接続されていればよく、第１の精製部１２ａと第２の精製部１２ｃの間に接続される形態に限定されない。例えば、前記検出器は第１の精製部１２ａのみに接続され、第１の精製部１２ａで精製された合成ガスの分配は、前記検出器とは別の、検出部１２ｂを構成する制御器が行ってもよい。
【００３７】
合成ガス精製部１２は、２つの精製部１２ａ，１２ｃの他に、別の精製部を第１の精製部１２ａの前段又は第２の精製部１２ｃの後段に備えていてもよい。
【００３８】
＜有機物質の製造方法１０＞
有機物質の製造システム１０を用いて有機物質を製造する実施形態の一例として、合成ガス生成炉１１で前記合成ガスを生成させる工程と、合成ガス精製部１２で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、有機物質合成部１４で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、
を備えた有機物質の製造方法１０が挙げられる。
【００３９】
製造方法１０において、前記合成ガス精製工程は、第１の精製部１２ａで前記合成ガスを精製する工程と、第１の精製部１２ａで精製された前記合成ガス中の不純物濃度を検出部１２ｂで検出する工程（検出工程）と、を有する。
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、第１の精製部１２ａで精製された前記合成ガスを、第２の精製部１２ｃをスキップして、第２の精製部１２ｃよりも後段の有機物質合成部１４の発酵器に供給する。一方、検出された前記不純物濃度が前記任意の値より高い場合には、第１の精製部１２ａで精製された前記合成ガスを、第２の精製部１２ｃに供給し、第２の精製部１２ｃで前記合成ガスを精製し、第２の精製部１２ｃで精製された前記合成ガスを第２の精製部１２ｃよりも後段の有機物質合成部１４の発酵器に供給する。
前記不純物濃度の任意の値は、例えば、前述したように、微生物に対する悪影響を考慮して設定することができる。
【００４０】
製造方法１０によれば、検出工程において検出した不純物濃度の高低に応じて、第２の精製部１２ｃを使用するか、使用しないかを決定できる。このため、不純物濃度低減能が高く、コストが嵩み易い第２の精製部１２ｃを常時稼働させる必要がないので、第２の精製部１２ｃの交換やメンテナンスの回数が減り、合成ガス精製部１２のランニングコストを低減できる。
【００４１】
《第二態様》
＜有機物質の製造システム２０＞
本発明の第二実施形態の有機物質の製造システム２０は、図２に示すように、合成ガス生成炉１１と、合成ガス精製部１２と、有機物質合成部１４と、を備えている。この点では、製造システム１０と同様である。
【００４２】
合成ガス精製部１２は、合成ガス生成炉１１で生成された合成ガスを精製する２つの精製部、すなわち第１の精製部１２ａ、及び第１の精製部１２ａよりも高い不純物濃度低減能を持つ第２の精製部１２ｃを有する。さらに、合成ガス精製部１２は、第１の精製部１２ａ及び第２の精製部１２ｃで精製される前の前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部１２ｂを有する。
【００４３】
合成ガス精製部１２に備えられた各精製部は、図の矢印で示す配管で接続されている。検出部１２ｂは、合成ガス生成炉１１と、第１の精製部１２ａ及び第２の精製部１２ｃとの間で配管により接続されており、検出部１２ｂの下流側の配管が分岐している。第１の精製部１２ａと、第２の精製部１２ｃとは、検出部１２ｂの下流側で並列に接続されている。合成ガス生成炉１１は、検出部１２ｂを介して、第１の精製部１２ａ及び第２の精製部１２ｃに接続されている。第１の精製部１２ａ及び第２の精製部１２ｃは、それぞれ独立に、検出部１２ｂと、有機物質合成部１４とに接続されている。
【００４４】
合成ガス生成炉１１からの合成ガスは、まず、検出部１２ｂに送入される。
検出部１２ｂは、合成ガス生成炉１１からの合成ガスにおける不純物濃度を検出する。検出された前記不純物濃度が任意の値（任意に定めた基準値）以下である場合には、検出部１２ｂは、第２の精製部１２ｃよりも低い不純物濃度低減能を有する第１の精製部１２ａに前記合成ガスを送入する。一方、検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、相対的に高い不純物濃度低減能を有する第２の精製部１２ｃに前記合成ガスを送入する。
【００４５】
第１の精製部１２ａ及び第２の精製部１２ｃは、供給された合成ガスを精製し、不純物濃度が低減した合成ガスを発酵器に供給する。
【００４６】
製造システム２０では、合成ガス生成炉１１から供給される合成ガス中の不純物濃度に応じて、第１の精製部１２ａと第２の精製部１２ｃとを使い分けることができる。このため、第１の精製部１２ａの不純物濃度低減能は、第２の精製部１２ｃの不純物濃度低減能よりも、高い必要はなく、低くてもよい。
従って、製造システム２０によれば、合成ガスに含まれる不純物の濃度が極端に高くなったときに対応するための高性能又は大規模な精製部を１つ設ける場合よりも、合成ガス精製部１２のランニングコストを低減することができる。
前記不純物濃度の任意の値は、例えば、前述したように、微生物に対する悪影響を考慮して設定することができる。
【００４７】
（他の実施形態）
以上で説明した製造システム２０における検出部１２ｂを構成する検出器は、合成ガス生成炉１１と２つの精製部１２ａ，１２ｃとの間に接続されている。しかし、前記検出器は２つの精製部１２ａ，１２ｃで精製される前の合成ガスの不純物濃度を検出（測定）できるように接続されていればよく、合成ガス生成炉１１と２つの精製部１２，１２ｃとの間に接続される形態に限定されない。例えば、前記検出器は合成ガス生成炉１１のみに接続され、合成ガス生成炉１１で生成された合成ガスの分配は、前記検出器とは別の、検出部１２ｂを構成する制御器が行ってもよい。
【００４８】
合成ガス精製部１２は、２つの精製部１２ａ，１２ｃの他に、別の精製部を、検出部１２ｂの前段、又は第１の精製部１２ａ及び第２の精製部１２ｃの後段に備えていてもよい。
【００４９】
＜有機物質の製造方法２０＞
有機物質の製造システム２０を用いて有機物質を製造する実施形態の一例として、合成ガス生成炉１１で前記合成ガスを生成させる工程と、合成ガス精製部１２で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、有機物質合成部１４で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備えた有機物質の製造方法２０が挙げられる。
【００５０】
前記合成ガス精製工程は、まず、合成ガス生成炉１１からの前記合成ガス中の不純物濃度を検出部１２ｂで検出する工程（検出工程）を行う。
検出工程において検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスを第１の精製部１２ａに送入して前記合成ガスを精製する。一方、検出工程において検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記合成ガスを、第１の精製部１２ａよりも高い不純物濃度低減能を有する第２の精製部１２ｃに送入し、前記合成ガスの不純物濃度を精製する。
前記不純物濃度の任意の値は、例えば、前述したように、微生物に対する悪影響を考慮して設定することができる。
【００５１】
製造方法２０によれば、検出工程において検出した不純物濃度の高低に応じて、第１の精製部１２ａを使用するか、又は、第２の精製部１２ｃを使用するかを決定できる。このため、不純物濃度低減能が高く、コストが嵩み易い第２の精製部１２ｃを常時稼働させる必要がないので、第２の精製部１２ｃの交換やメンテナンスの回数が減り、合成ガス精製部１２のランニングコストを低減できる。
【００５２】
《第三態様》
＜有機物質の製造システム３０＞
本発明の第三実施形態の有機物質の製造システム３０は、図３に示すように、合成ガス生成炉１１と、合成ガス精製部１２と、有機物質合成部１４と、を備えている。この点では、製造システム１０と同様である。
【００５３】
合成ガス精製部１２は、合成ガス生成炉１１と有機物質合成部１４との間で順に接続された、スクラバー１と、ガスチラー２と、脱硫槽３と、圧力変動吸着装置（ＰＳＡ）４と、活性炭槽５と、を有する。これらは図の矢印で示す配管で接続されている。
スクラバー１に使用する溶液としては、例えば、水、酸、アルカリ、有機溶媒が挙げられ、特に好ましい溶媒として水が挙げられる。
【００５４】
合成ガス精製部１２は、検出器Ｄ１を有する。検出器Ｄ１は、ガスチラー２と脱硫槽３との間で配管により接続されており、検出器Ｄ１の下流側の配管が分岐している。ガスチラー２は、検出器Ｄ１を介して、脱硫槽３及びＰＳＡ４に接続されている。
【００５５】
＜有機物質の製造方法３０＞
有機物質の製造システム３０を用いて、前述した製造システム１０と同様に、有機物質を製造することができる。
具体的には、まず、合成ガス生成炉１１から送入された合成ガスをスクラバー１で処理し、合成ガスに含まれていたＨＣＮ、ＮＨ３、煤等の不純物濃度を低減する。次いで、ガスチラー２で処理し、前段のスクラバー１で混入した水分、凝固し易いナフタレン等の不純物濃度を低減する。
続いて、ガスチラー２で処理された合成ガスに含まれるＨ２Ｓ等の不純物濃度を検出器Ｄ１で検出する。
【００５６】
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスを、脱硫槽３をスキップして、脱硫槽３よりも後段に設置されたＰＳＡ４へ送入する。一方、検出された前記不純物濃度が前記任意の値より高い場合には、前記合成ガスを脱硫槽３へ送入し、脱硫槽３でＨ２Ｓ等の不純物濃度を低減させた後、精製した合成ガスを有機物質合成部１４側の後段に設置されたＰＳＡ４へ供給する。
ここで例示した方法においては、スクラバー１及びガスチラー２の少なくとも一方が第１の精製部１２ａであり、脱硫槽３が第２の精製部１２ｃである。
前記不純物濃度の任意の値は、例えば、前述したように、微生物に対する悪影響を考慮して設定することができる。
【００５７】
ＰＳＡ４においては、低濃度のＨ２Ｓを除去できる他、Ｈ２Ｏ、ＣＯ２、ベンゼン、トルエン、キシレン等の不純物濃度を低減することができる。
ここで、高濃度のＨ２ＳをＰＳＡ４に供給すると、ＰＳＡ４の装置や後段の活性炭の性能劣化につながるため、避けるべきである。
【００５８】
次いで、ＰＳＡ４で処理された合成ガスを、活性炭槽５で処理し、さらに必要に応じて図示しない別の精製装置によって、前段で処理されずに残留した種々の不純物の濃度を低減させて得た合成ガスを有機物質合成部１４へ供給する。
【００５９】
《第四態様》
＜有機物質の製造システム４０＞
本発明の第四実施形態の有機物質の製造システム４０は、図４に示すように、合成ガス生成炉１１と、合成ガス精製部１２と、有機物質合成部１４と、を備えている。この点では、前述した製造システム２０と同様である。
【００６０】
合成ガス精製部１２は、合成ガス生成炉１１と有機物質合成部１４との間で順に接続された、スクラバー１と、ガスチラー２と、脱硫槽３及び圧力変動吸着装置（ＰＳＡ）４と、活性炭槽５と、を有する。これらは図の矢印で示す配管で接続されている。
【００６１】
合成ガス精製部１２は、検出器Ｄ１を有する。検出器Ｄ１は、ガスチラー２と、脱硫槽３及びＰＳＡ４との間で配管により接続されており、検出器Ｄ１の下流側の配管が分岐している。ガスチラー２は、検出器Ｄ１を介して、脱硫槽３及びＰＳＡ４に接続されている。脱硫槽３及びＰＳＡ４は活性炭槽５に接続されている。
【００６２】
＜有機物質の製造方法４０＞
有機物質の製造システム４０を用いて、前述した製造システム２０と同様に、有機物質を製造することができる。
具体的には、まず、合成ガス生成炉１１からの合成ガスをスクラバー１及びガスチラー２で処理した後、得られた合成ガスに含まれるＨ２Ｓ等の不純物濃度を検出器Ｄ１で検出する。
【００６３】
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスをＰＳＡ４に送入し、前記合成ガスの不純物濃度を低減させる。一方、検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記合成ガスを、ＰＳＡ４よりも高いＨ２Ｓ低減能を有する脱硫槽３に送入し、前記合成ガスの不純物濃度を低減させる。
ここで例示した方法においては、Ｈ２Ｓ低減能を基準として、ＰＳＡ４が第１の精製部１２ａであり、脱硫槽３が第２の精製部１２ｃである。
前記不純物濃度の任意の値は、例えば、前述したように、微生物に対する悪影響を考慮して設定することができる。
【００６４】
次いで、脱硫槽３又はＰＳＡ４で処理された合成ガスを活性炭槽５で処理し、さらに必要に応じて図示しない別の精製装置へ送入して処理して、前記不純物濃度を低減させて得た合成ガスを有機物質合成部１４へ供給する。
【００６５】
《第五態様》
＜有機物質の製造システム５０＞
本発明の第五実施形態の有機物質の製造システム５０は、図５に示すように、合成ガス生成炉１１と、合成ガス精製部１２と、有機物質合成部１４と、を備えている。この点では、前述した製造システム１０〜４０と同様である。
【００６６】
合成ガス精製部１２は、合成ガス生成炉１１で生成された合成ガスを精製する第１の精製部と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを精製する第２の精製部と、前記第１の精製部からの合成ガスを順次受け入れ、先に受け入れた合成ガスと後に受け入れた合成ガスとを混合し、得られた合成ガスを前記第２の精製部へ送入する混合部と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部と、を有する。
【００６７】
前記検出部は、検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部又は前記混合部に送入する。一方、検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記混合部に送入して、前記不純物濃度が前記任意の値以下である合成ガスと混合する。
前記不純物濃度の任意の値は、例えば、前述したように、微生物に対する悪影響を考慮して設定することができる。
【００６８】
製造システム５０の合成ガス精製部１２は、合成ガス生成炉１１と有機物質合成部１４との間で順に接続された、スクラバー１、ガスチラー２、脱硫槽３、ＰＳＡ４及び活性炭槽５と、第一希釈槽Ｂ１及び第二希釈槽Ｂ２と、第一検出器Ｄ１及び第二検出器Ｄ２と、を有する。これらは図の矢印で示す配管で接続されている。
【００６９】
＜有機物質の製造方法５０＞
有機物質の製造システム５０を用いて有機物質を製造する実施形態として、合成ガス生成炉１１で前記合成ガスを生成させる工程と、合成ガス精製部１２で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、有機物質合成部１４で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備えた有機物質の製造方法５０が挙げられる。
【００７０】
前記合成ガス精製工程は、まず、合成ガス生成炉１１からの前記合成ガスを第１の精製部で精製し、前記第１の精製部で前記合成ガスの不純物濃度を低減させる工程と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガス中の不純物濃度を前記検出部で検出する工程（検出工程）を行う。
検出工程において検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部又は前記混合部に送入する。一方、検出工程において検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記混合部に送入して、前記不純物濃度が任意の値以下である合成ガスと混合する。
【００７１】
有機物質製造システム５０を用いて有機物質を製造する実施形態の具体例を以下に説明する。
まず、合成ガス生成炉１１からの合成ガスをスクラバー１、ガスチラー２及び脱硫槽３で処理した後、得られた合成ガスに含まれるＨ２Ｓ等の不純物濃度を第一検出器Ｄ１で検出する。
【００７２】
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスをＰＳＡ４又は活性炭槽５に送入するか、或いは、前記合成ガスを第一希釈槽Ｂ１に送入する。
検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記合成ガスを第一希釈槽Ｂ１に送入して、前記不純物濃度が任意の値以下である合成ガスと混合する。ここで混合する前記不純物濃度が任意の値以下である合成ガスは、予め第一希釈槽Ｂ１に送入した合成ガスでもよいし、後続の前記不純物濃度が任意の値以下である合成ガスを後追いで第一希釈槽Ｂ１に送入した合成ガスでもよい。
【００７３】
第一希釈槽Ｂ１で、脱硫槽３からの合成ガスを順次受け入れ、第一希釈槽Ｂ１内において混合した合成ガスの組成を平均化することにより、突発的又は一時的に生じた高濃度の不純物を希釈することができる。混合した合成ガスは、第一希釈槽Ｂ１からＰＳＡ４へ送入する。
上記の構成によれば、脱硫槽３を通過した高濃度の不純物が後段の精製装置に回復不能な損傷を与えることを防止することができる。
【００７４】
ここで例示した方法においては、スクラバー１から脱硫槽３までのうちの何れか１以上が前記第１の精製部であり、ＰＳＡ４が前記第２の精製部である。
【００７５】
次に、図５に示すように、ＰＳＡ４からの合成ガスにおける種々の不純物濃度を第二検出器Ｄ２で検出する。
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスを活性炭槽５に送入するか、或いは、前記合成ガスを第二希釈槽Ｂ２に送入する。
検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記合成ガスを第二希釈槽Ｂ２に送入して、前記不純物濃度が任意の値以下である合成ガスと混合する。ここで混合する前記不純物濃度が任意の値以下である合成ガスは、予め第二希釈槽Ｂ２に送入した合成ガスでもよいし、後続の前記不純物濃度が任意の値以下である合成ガスを後追いで第二希釈槽Ｂ２に送入した合成ガスでもよい。
前記不純物濃度の任意の値は、例えば、前述したように、微生物に対する悪影響を考慮して設定することができる。
【００７６】
第二希釈槽Ｂ２で、ＰＳＡ４からの合成ガスを順次受け入れ、第二希釈槽Ｂ２内において混合した合成ガスの組成を平均化することにより、突発的又は一時的に生じた高濃度の不純物を希釈することができる。混合した合成ガスは、第二希釈槽Ｂ２から活性炭槽５へ送入する。
上記の構成によれば、ＰＳＡ４を通過した高濃度の不純物が後段の精製装置に回復不能な損傷を与えることを防止することができる。
【００７７】
ここで例示した方法においては、スクラバー１からＰＳＡ４までのうちの何れか１以上が前記第１の精製部であり、活性炭槽５が前記第２の精製部である。
【００７８】
次いで、脱硫槽３又はＰＳＡ４で処理された合成ガスを活性炭槽５で処理し、さらに必要に応じて図示しない別の精製装置へ送入して処理して、前記不純物濃度を低減させて得た合成ガスを有機物質合成部１４へ供給する。
【００７９】
《第六態様》
＜有機物質の製造システム６０＞
本発明の第六実施形態の有機物質の製造システム６０は、図６に示すように、合成ガス生成炉１１と、合成ガス精製部１２と、有機物質合成部１４と、を備えている。この点では、前述した製造システム１０〜５０と同様である。
【００８０】
合成ガス精製部１２は、合成ガス生成炉１１で生成された合成ガスを精製する第１の精製部と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを精製する第２の精製部と、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部と、を有する。
【００８１】
前記検出部は、検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部に送入する。一方、検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第１の精製部又は前記合成ガス生成炉に返送する。
前記不純物濃度の任意の値は、例えば、前述したように、微生物に対する悪影響を考慮して設定することができる。
【００８２】
合成ガス精製部１２は、合成ガス生成炉１１と有機物質合成部１４との間で順に接続された、スクラバー１、ガスチラー２、脱硫槽３、ＰＳＡ４及び活性炭槽５と、第一検出器Ｄ１及び第二検出器Ｄ２と、第一返送配管Ｒ１及び第二返送配管Ｒ２と、を有する。これらは図の矢印で示す配管で接続されている。
【００８３】
＜有機物質の製造方法６０＞
有機物質の製造システム６０を用いて有機物質を製造する実施形態として、合成ガス生成炉１１で前記合成ガスを生成させる工程と、合成ガス精製部１２で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、有機物質合成部１４で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備えた有機物質の製造方法６０が挙げられる。
【００８４】
前記合成ガス精製工程は、まず、合成ガス生成炉１１からの前記合成ガスを第１の精製部で精製し、前記第１の精製部で前記合成ガスの不純物濃度を低減させる工程と、前記第１の精製部で精製された合成ガス中の不純物濃度を前記検出部で検出する工程（検出工程）を行う。
検出工程において検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部に送入し、前記合成ガスを精製する。一方、検出工程において検出された前記不純物濃度が任意の値よりも高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第１の精製部又は前記合成ガス生成炉に返送する。
前記不純物濃度の任意の値は、例えば、前述したように、微生物に対する悪影響を考慮して設定することができる。
【００８５】
有機物質製造システム６０を用いて有機物質を製造する実施形態の具体例を以下に説明する。
まず、合成ガス生成炉１１からの合成ガスをスクラバー１、ガスチラー２及び脱硫槽３で処理した後、得られた合成ガスに含まれるＨ２Ｓ等の不純物濃度を第一検出器Ｄ１で検出する。
【００８６】
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスをＰＳＡ４に送入するか、或いは、前記合成ガスを第一希釈槽Ｂ１に送入する。
一方、検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記合成ガスを第一希釈槽Ｂ１に送入して、前記不純物濃度が任意の値以下である合成ガスと混合するか、或いは、第一返送配管Ｒ１を介して、前記合成ガスを合成ガス生成炉１１に返送する。
前記不純物濃度の任意の値は、例えば、前述したように、微生物に対する悪影響を考慮して設定することができる。
【００８７】
前記合成ガスを第一希釈槽Ｂ１に送入した場合には、不純物濃度が高い前記合成ガスを前述した製造方法５０と同様に希釈し、不純物濃度を低下させた合成ガスを第一希釈槽Ｂ１からＰＳＡ４へ送入する。
ただし、第一検出器Ｄ１が、第一希釈槽Ｂ１における希釈能力を上回る不純物濃度を検出した場合には、第一返送配管Ｒ１を介して、前記合成ガスを合成ガス生成炉１１へ返送する。
上記の方法によれば、脱硫槽３を通過した高濃度の不純物が後段の精製装置に回復不能な損傷を与えることを防止することができる。
【００８８】
ここで例示した方法においては、スクラバー１から脱硫槽３までのうちの何れか１以上が前記第１の精製部であり、ＰＳＡ４が前記第２の精製部である。
【００８９】
次に、図６に示すように、ＰＳＡ４からの合成ガスにおける種々の不純物濃度を第二検出器Ｄ２で検出する。
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスを活性炭槽５に送入するか、或いは、有機物質合成部１４へ供給する。
検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記合成ガスを、第二返送配管Ｒ２を介してＰＳＡ４へ返送する。次いで、返送した合成ガスをＰＳＡ４で再度処理し、その不純物濃度を低減した後、再び第二検出器Ｄ２で合成ガスに含まれる不純物濃度を検出し、任意の値よりも低い場合には、前記合成ガスを活性炭槽５又は有機物質合成部１４へ供給する。
上記の構成によれば、ＰＳＡ４を通過した高濃度の不純物が後段の精製装置に回復不能な損傷を与えることを防止することができる。また、活性炭槽５の無駄な使用を避けて、活性炭槽５の使用寿命を延ばし、ランニングコストの低減を図ることができる。
前記不純物濃度の任意の値は、例えば、前述したように、微生物に対する悪影響を考慮して設定することができる。
【００９０】
ここで例示した方法においては、スクラバー１からＰＳＡ４までのうちの何れか１以上が前記第１の精製部であり、活性炭槽５が前記第２の精製部である。
【００９１】
（その他の実施形態）
以上で説明した各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、公知の構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
【００９２】
例えば、前述した製造システム３０〜６０における活性炭槽５は、ＴＳＡ及びＰＳＡのうち少なくとも一方が付加されていてもよいし、ＴＳＡ又はＰＳＡのみによって置換されてもよいし、ＴＳＡ及びＰＳＡによって置換されてもよい。この際、付加又は置換するＴＳＡ及びＰＳＡの数は１つでもあってもよいし、２以上であってもよい。また、活性炭槽５を２つ以上に増設してもよい。また、必要に応じて、さらに後段にガス処理設備を設けてもよい。例えば酸素やアセチレンを除去するための金属触媒槽や、細かくなった活性炭の飛散防止のためのフィルター、調圧設備などがこれに該当する。
【実施例】
【００９３】
［実施例１］
図１の製造システム１０と同様の製造システム用いて、エタノールを製造するために合成ガスの生成、精製を行った。
第１の精製部及び第２の精製部の容量は、それぞれ９０Ｌとした。第１の精製部及び第２の精製部には、それぞれ、株式会社ツルミコール社製の活性炭（型式：４ＧＳ−Ｓ）を充填した。
廃棄物を部分酸化して得た合成ガスを第１の精製部へ送入する流量は、５Ｎｍ３／ｍｉｎとした。【００９４】
第１の精製部の入口（ポイントＡ）、第１の精製部の出口（ポイントＢ）及び第２の精製部の出口（ポイントＣ）に、ベンゼンの濃度を検出する検出器（ｍｉｃｒｏＧＣ、ＧＬサイエンス社製４９０ｍｉｃｒｏＧＣ）を設置し、ベンゼンの濃度を常時監視した。ポイントＢに設置した検出器は、図１の製造システム１０の検出部１２ｂに相当する。このポイントＢの検出器における検出値を用い、ベンゼン濃度が任意に定めた基準値（２０ｐｐｍ）以下である場合には、第１の精製部からの合成ガスを有機物質合成部１４の発酵器に送入し、ベンゼン濃度が前記基準値（２０ｐｐｍ）より高い場合には、第１の精製部からの合成ガスを第２の精製部に送入した。
下記の表１に、時間１〜４におけるポイントＡ，Ｂ，Ｃでのベンゼン濃度を示す。表１の空欄は、ポイントＣに合成ガスが送入されていないことを示す。【００９５】
【表１】
2017212662.tif 000003
【００９６】
表１に示すように、ポイントＢにおけるベンゼン濃度が２０ｐｐｍ以下であった時間１，３では、第１の精製部から、第２の精製部を経由せずに、発酵器へ合成ガスを送入した。一方、ポイントＢにおけるベンゼン濃度が２０ｐｐｍより高かった時間２，４では、第１の精製部からの合成ガスは、第２の精製部を経由して発酵器へ送入した。【００９７】
上記製造システムを４３００時間運転した結果、時間２，４のようにポイントＢにおけるベンゼン濃度が２０ｐｐｍを超えた期間は、２８０時間であった。すなわち、第２の精製部が使用された期間は、４３００時間中２８０時間（約６．５％）であった。従って、４３００時間の全期間にわたって第１及び第２の精製部を用いた場合よりも第２の精製部中の活性炭の劣化を抑制することができた。【００９８】
［実施例２］
図３の製造システム３０と同様の製造システム用いて、エタノールを製造するために合成ガスの生成、精製を行った。
上記製造システムにおいて、脱硫槽３の後にＰＳＡ４を設置し、さらにその下流に活性炭槽５を設けた。さらに脱硫槽３の上流に硫化水素濃度を検知する検出器Ｄ１と、脱硫槽３につながる流路と、脱硫槽３をパスして（スキップして）ＰＳＡ４に直接つながる流路を設けた。
ＰＳＡ４は、その内部に様々なタイプの吸脱着剤を装着できる。吸脱着剤を選定し、圧力をスイングさせることによって、少量の硫化水素を吸脱着することも可能とした。従って、ＰＳＡ４に送入する合成ガス中に数十ｐｐｍの硫化水素が残存していても、脱硫槽３を使用せずに、ＰＳＡ４のみで処理が可能である。
前記製造システムを用いて、検出器Ｄ１で脱硫槽３の入口において合成ガスに含まれる硫化水素濃度を計測し、例えば５０ｐｐｍ（任意に定めた基準値）を超える濃度が検出された場合のみ、脱硫槽３へ送入した。一方、５０ｐｐｍ以下の濃度が検出された場合には、合成ガスをＰＳＡ４へ送入した。
［比較例２Ａ］
脱硫槽３をパスする流路及び検出器Ｄ１を設けない以外は、実施例２と同様の製造システムでエタノールを製造するために合成ガスの生成、精製を行った。
［評価］
実施例２の製造システムでは、合成ガス中に硫化水素が高濃度に含まれない限り、脱硫槽３に合成ガスが流れないので、脱硫槽３を経由してガスが流れる時間は、比較例２Ａに比べて少なかった。
一方、比較例２Ａの製造システムでは、合成ガスは絶えず脱硫槽３を通過し、脱硫槽３においてほぼ完全に硫化水素を除去した。この結果、比較例２Ａにおける脱硫槽３の寿命は、実施例２の脱硫槽３に比べて、約１／３倍に短縮された。
【符号の説明】
【００９９】
１０，２０，３０，４０，５０，６０…製造システム
１１…合成ガス生成炉
１２…合成ガス精製部
１２ａ…第１の精製部
１２ｂ…検出部
１２ｃ…第２の精製部
１４…有機物質合成部
１５…精製機
Ｄ１，Ｄ２…検出器
Ｂ１，Ｂ２…希釈槽
Ｒ１，Ｒ２…返送配管
１…スクラバー
２…ガスチラー
３…脱硫槽
４…圧力変動吸着装置（ＰＳＡ）
５…活性炭槽
【図１】
2017212662.tif 000004
【図２】
2017212662.tif 000005
【図３】
2017212662.tif 000006
【図４】
2017212662.tif 000007
【図５】
2017212662.tif 000008
【図６】
2017212662.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成28年12月16日(2016.12.16)
【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】
炭素源を含む廃棄物を部分酸化させることにより合成ガスを生成させる合成ガス生成炉と、前記合成ガス生成炉に接続され、前記合成ガス生成炉で生成された合成ガスを精製し、前記合成ガス中の不純物濃度を低減させる合成ガス精製部と、前記合成ガス精製部に接続され、前記合成ガス精製部で精製された合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部と、を備え、
前記合成ガス精製部は、
前記合成ガスを精製する第１の精製部、及び、前記第１の精製部よりも高い不純物濃度低減能を持ち、前記合成ガスを精製する第２の精製部と、
前記第１の精製部及び前記第２の精製部で精製される前の前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部と、を有し、
前記検出部は、
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスを前記第１の精製部に送入し、
検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記合成ガスを前記第２の精製部に送入する、有機物質の製造システム。
【請求項２】
炭素源を含む廃棄物を部分酸化させることにより合成ガスを生成させる合成ガス生成炉と、前記合成ガス生成炉に接続され、前記合成ガス生成炉で生成された合成ガスを精製し、前記合成ガス中の不純物濃度を低減させる合成ガス精製部と、前記合成ガス精製部に接続され、前記合成ガス精製部で精製された合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成部と、を備え、
前記合成ガス精製部は、
前記合成ガスを精製する第１の精製部と、
前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを精製する第２の精製部と、
前記第１の精製部で精製された前記合成ガスに含まれる不純物濃度を検出する検出部と、を有し、
前記検出部は、
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部に送入し、
検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第１の精製部又は前記合成ガス生成炉に返送する、有機物質の製造システム。
【請求項３】
前記不純物濃度の任意の値が、前記有機物質合成部において前記有機物質を生成する嫌気性菌に悪影響を及ぼす濃度範囲であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の有機物質の製造システム。
【請求項４】
前記第１の精製部が、圧力変動吸着装置または温度変動吸着装置である、請求項１〜３の何れか一項に記載の有機物質の製造システム。
【請求項５】
前記第２の精製部が活性炭を含む、請求項１〜４の何れか一項に記載の有機物質の製造システム。
【請求項６】
請求項１に記載の有機物質の製造システムを用いて有機物質を製造する方法であって、
前記合成ガス生成炉で前記合成ガスを生成させる工程と、前記合成ガス精製部で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、前記有機物質合成部で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備え、
前記合成ガス精製工程は、
前記合成ガス中の不純物濃度を前記検出部で検出する工程と、
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記合成ガスを前記第１の精製部に送入して前記合成ガスを精製し、
検出された前記不純物濃度が前記任意の値よりも高い場合には、前記合成ガスを前記第２の精製部に送入して前記合成ガスを精製する工程と、
を含む、有機物質の製造方法。
【請求項７】
請求項２に記載の有機物質の製造システムを用いて有機物質を製造する方法であって、
前記合成ガス生成炉で前記合成ガスを生成させる工程と、前記合成ガス精製部で前記合成ガスを精製する合成ガス精製工程と、前記有機物質合成部で前記精製された前記合成ガスから有機物質を生成させる有機物質合成工程と、を備え、
前記合成ガス精製工程は、
前記第１の精製部で前記合成ガスを精製する工程と、
前記第１の精製部で精製された前記合成ガス中の不純物濃度を前記検出部で検出する工程と、
検出された前記不純物濃度が任意の値以下である場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第２の精製部に送入し、
検出された前記不純物濃度が前記任意の値より高い場合には、前記第１の精製部で精製された前記合成ガスを前記第１の精製部又は前記合成ガス生成炉に返送する工程と、
を含む、有機物質の製造方法。
【請求項８】
前記不純物濃度の任意の値が、前記有機物質合成部において前記有機物質を生成する嫌気性菌に悪影響を及ぼす濃度範囲であることを特徴とする、請求項６又は７に記載の有機物質の製造方法。
【国際調査報告】
2017212662.tif 000010
2017212662.tif 000011
2017212662.tif 000012
2017212662.tif 000013