(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
細片された植物系バイオマスを１４０〜２３０℃で飽和蒸気圧以上に加圧した加圧熱水で所定時間加水分解し、前記植物系バイオマスからヘミセルロースを分解抽出し、
前記ヘミセルロースを抽出した後、前記植物系バイオマスを前記ヘミセルロースの分解温度以上に加熱して加圧熱水で加水分解し、前記植物系バイオマスからセルロースを分解抽出し、
前記セルロースを触媒により分解してガス化する
ことを特徴とする植物系バイオマスの加圧熱水分解方法。
【請求項２】
請求項１に記載において、
前記ヘミセルロースを抽出する前記加圧熱水の温度が１６０〜２２０℃である
ことを特徴とする植物系バイオマスの加圧熱水分解方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載において、
前記ガスは、メタン、水素、二酸化炭素、一酸化炭素を含むものである
ことを特徴とする植物系バイオマスの加圧熱水分解方法。
【請求項４】
請求項１又は２において、
前記ヘミセルロースからオリゴ糖類を分解抽出する
ことを特徴とする植物系バイオマスの加圧熱水分解方法。
【請求項５】
植物系バイオマスを装入するためのリアクタと、
前記リアクタに加熱、加圧された加圧熱水を供給するための加圧熱水供給回路と、
前記リアクタに供給された加圧熱水を設定温度で循環させるための加圧熱水循環回路と、
前記リアクタ内で分解されたヘミセルロース画分を冷却して取り出す第１冷却器と、
前記リアクタ内で分解されたセルロース分をガス化するためのガス化装置と、
前記ガス化された気液一体の加圧熱水を気体と液体に分離する気液分離器と
からなる植物系バイオマスの加圧熱水分解システム。
【請求項６】
植物系バイオマスを装入するためのリアクタと、
前記リアクタに加熱、加圧された加圧熱水を供給するための加圧熱水供給回路と、
前記リアクタ内で分解されたヘミセルロース画分を冷却して取り出す第１冷却器と、
前記リアクタ内で分解されたセルロース分をガス化するためのガス化装置と、
前記ガス化された気液一体の加圧熱水を気体と液体に分離する気液分離器と
からなる植物系バイオマスの加圧熱水分解システム。
【請求項７】
請求項５又は６において、
前記気液分離器から分離された可燃性ガスを貯蔵するタンクと、
前記気液分離器から分離された加圧熱水を冷却する第２冷却器と
からなることを特徴とする植物系バイオマスの加圧熱水分解システム。
【請求項８】
請求項５又は６において、
前記冷却器から出た前記ヘミセルロース画分を濃縮する濃縮装置と
からなることを特徴とする植物系バイオマスの加圧熱水分解システム。
【請求項９】
請求項５又は６において、
前記第１冷却器と前記第２冷却器の熱を回収して、前記リアクタに戻すための冷却回路と
からなることを特徴とする植物系バイオマスの加圧熱水分解システム。
【請求項１０】
請求項５又は６において、
前記リアクタは、並列して２台以上配置されている
ことを特徴とする植物系バイオマスの加圧熱水分解システム。
【請求項１１】
請求項５又は６において、
前記リアクタは、割出し可能な回転式に２台以上配置されている
ことを特徴とする植物系バイオマスの加圧熱水分解システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加圧熱水処理法により糖、燃料ガス等を生成する植物系バイオマスの加圧熱水分解方法とそのシステムに関する。更に詳しくは、植物系バイオマスから水の温度と圧力の制御のみで、単糖類、オリゴ糖等の小糖類、燃料ガス等を製造する方法とそのシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
植物系バイオマスは、セルロース、ヘミセルロース、及びリグニン等よりなる天然の高分子である。このセルロースは植物系バイオマスの細胞壁および繊維の主要成分で、地球上最多の炭水化物と言われているもので、グルコースが結合して生じた鎖状高分子化合物である。ヘミセルロースは、セルロースとともに植物の細胞壁、及び細胞間層を構成する多糖類である。
【０００３】
この植物系バイオマスを酸やアルカリによる化学的前処理、蒸煮や爆破による物理的前処理を施してキシランを濃縮した試料、あるいは元々キシランの含有の多いトウモロコシ芯部等の原料に対し、キシラナーゼ等の酵素を作用させることによりキシロオリゴ糖を製造している。しかしこれらの方法では前処理のために回収不可能な多量のエネルギーを要することや、酵素分解に時間を要し、生成物によるフィードバック阻害のために低濃度キシロオリゴ糖液しか得られず、その後の濃縮にコストとエネルギーを要するなど工業的には効率良い製造法とはいえない。
【０００４】
セルロース粉末を、２００〜３００℃に加熱された加圧熱水と接触させて加水分解して水溶性オリゴ糖類を製造する方法も提案されている（特開平１０−３２７９００号公報）。これを発展させて、２５０℃付近の加圧熱水（飽和蒸気圧以上に加圧して液体状態を保った加圧熱水）のイオン積が室温の水の１０００倍以上に上昇することに着目し、この加圧熱水を用いて植物系バイオマスを加水分解しながらそれを構成する成分を順次回収する方法が提案されている（九工研ニュース,1999.10,Vol.7 No.3）。
【０００５】
加圧熱水温度を少しずつ上げていくと、最初にタンニン、リグニン系の第１グループが流出し、次に１４０−１５０℃以上でヘミセルロース系の第２グループが流出し、更に約２３０℃を越えてセルロース系の第３グループが流出するという報告がされている。即ち、加圧熱水の温度によりイタジイ等の植物系バイオマスを分解し各グループの成分を抽出する方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述のような技術背景のもとになされたものであり、下記目的を達成する。
本発明の目的は、加圧熱水の温度と圧力の制御のみで植物系バイオマスから高速かつ効率良く各種生成物を目的別に分解できる植物系バイオマスの加圧熱水分解方法とそのシステムを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、植物系バイオマスから単糖類、オリゴ糖等の糖類を製造するための植物系バイオマスの加圧熱水分解方法とそのシステムを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、植物系バイオマスから燃料ガスを生成できる植物系バイオマスの加圧熱水分解方法とそのシステムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するため、次の手段を採る。
本発明の植物系バイオマスの加圧熱水分解方法は、細片された植物系バイオマスを１４０〜２３０℃で飽和蒸気圧以上に加圧した加圧熱水で所定時間加水分解し、前記植物系バイオマスからヘミセルロースを分解抽出し、前記ヘミセルロースを抽出した後、前記植物系バイオマスを前記ヘミセルロースの分解温度以上に加熱して加圧熱水で加水分解し、前記植物系バイオマスからセルロースを分解抽出し、前記セルロースを触媒により分解してガス化するものである。
【０００９】
前記植物系バイオマスは、シイ等の広葉樹、竹、スギ等の針葉樹、ケナフ、家具の廃材、稲わら、麦わら、籾殻等の有機物であれば原則として如何なるものであっても良い。前記ヘミセルロースを抽出する前記加圧熱水の温度が、１６０〜２２０℃であるとより好ましい。前記ヘミセルロースの抽出時間は、植物系バイオマスの原料の種類によって異なるが数分から１時間程度である。前記セルロースを分解して製造する前記ガスは、メタン、水素、二酸化炭素、一酸化炭素を含むものである。
【００１０】
前記触媒は、ニッケル系のものが望ましく、３８０〜４２０℃に加熱された雰囲気中でニッケル系触媒により分解すると良い。多糖類である前記ヘミセルロースからオリゴ糖を抽出すると良い。ただし、分解時の温度は、メタンガスを主成分として得る場合には３８０〜４２０℃に、水素ガスを主成分として得る場合には３２０〜３６０℃に加熱するものが望ましい。
【００１１】
本発明の第１の植物系バイオマスの加圧熱水分解システムは、植物系バイオマスを装入するためのリアクタと、前記リアクタに加熱、加圧された加圧熱水を供給するための加圧熱水供給回路と、前記リアクタに供給された加圧熱水を設定温度で循環させるための加圧熱水循環回路と、前記リアクタ内で分解されたヘミセルロース画分を冷却して取り出す第１冷却器と、前記リアクタ内で分解されたセルロース分をガス化するためのガス化装置と、前記ガス化された気液一体の加圧熱水を気体と液体に分離する気液分離器とからなる。
【００１２】
本発明の第２の植物系バイオマスの加圧熱水分解システムは、植物系バイオマスを装入するためのリアクタと、前記リアクタに加熱、加圧された加圧熱水を供給するための加圧熱水供給回路と、前記リアクタ内で分解されたヘミセルロース画分を冷却して取り出す第１冷却器と、前記リアクタ内で分解されたセルロース分をガス化するためのガス化装置と、前記ガス化された気液一体の加圧熱水を気体と液体に分離する気液分離器とからなる。
【００１３】
前記第１又は２の植物系バイオマスの加圧熱水分解システムは、前記気液分離器から分離された可燃性ガスを貯蔵するタンクと、前記気液分離器から分離された加圧熱水を冷却する第２冷却器とからなると良い。また、前記冷却器から出た前記ヘミセルロース画分を濃縮する濃縮装置とからなるものでも良い。更に、前記リアクタの両側には、透孔である空隙を備えた焼結合金製のフタをすると良い。
【００１４】
更に、前記第１冷却器と前記第２冷却器の熱を回収して、前記リアクタに戻すための冷却回路とからなる物でも良い。更に、前記リアクタは、並列して２台以上配置されていると効率的な運転が可能である。前記リアクタは、割出し可能な回転式に２台以上配置されているものでも効率的な運転が可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の植物系バイオマスの加圧熱水分解システムの概要を示すものである。リアクタ１及び２は、細片に破砕、又は切断された植物系バイオマスを装入して分解する加熱、加圧する反応器である。植物系バイオマスは、広葉樹（例えばシイ）、竹、針葉樹（例えばスギ）、ケナフ、家具の廃材、稲わら、麦わら、籾殻等の有機物であれば原則として如何なるものであっても良い。
【００１６】
細片方法は、如何なる方法であっても良いが、好ましくは可能な限りエネルギーを消費しないものが望ましい。このサイズは、数cm以下で、好ましくは１００μ程度以下の粉末が望ましい。リアクタ１は、飽和蒸気圧以上の圧力と加熱に耐えうる圧力容器である。リアクタ１の両側には、透孔である空隙を備えた焼結合金製のフタがされている。透孔の空隙を備えた焼結合金製のフタがされている。本例では、約５μmの透孔を備えた蓋（図中の波線）である。従って、約５μm以上の径を備えた固形物は、この蓋を通過することはない。リアクタ１と同様にリアクタ２も並列して配置され、リアクタ２もリアクタ１と同様の構造である。
【００１７】
リアクタ１及びリアクタ２には、交互に植物系バイオマスがバッチ式に投入されるので、連続処理が可能である。リアクタ１及びリアクタ２には、配管を通して加圧熱水が供給される。この加圧熱水（飽和蒸気圧以上に加圧して液体状態を保った加圧熱水）は、水タンク７から高圧ポンプ６により加圧され、連動切替弁５、熱交換器（メインヒータ）４により加熱された後、原料切換連動弁３を介してリアクタ１又はリアクタ２に供給される。
【００１８】
即ち、水タンク７、高圧ポンプ６及び熱交換器４は、加圧熱水を供給するための加圧熱水供給回路９を構成する。熱交換器４は、電熱線（図示せず）により水を加熱して所望の温度にするものであり、加圧熱水の温度は制御され加熱される。リアクタ１及びリアクタ２を出た配管は、原料切換連動弁１０に接続されている。原料切換連動弁３と原料切換連動弁１０は、リアクタ１及びリアクタ２を交互に作動させるために連動して駆動される制御弁である。原料切換連動弁１０は、連動切替弁１１に接続されており、連動切替弁１１は３方向に切り替え可能な電磁制御弁である。
【００１９】
連動切替弁５と連動切替弁１１とは、連動して同時に切り替えが可能な電磁制御弁である。リアクタ１又はリアクタ２から排出され加圧熱水は、連動切替弁１１を介して高圧ポンプ１２により駆動され、連動切替弁５に戻されて再利用される。即ち、リアクタ１、原料切換連動弁１０、連動切替弁１１、高圧ポンプ１２、連動切替弁５、熱交換器４及び原料切換連動弁３を循環し、加圧熱水循環回路１４を構成する。
【００２０】
水タンク７の水は、太陽熱温水器１５により加熱されたものを使用すると熱効率はより改善される。熱交換器４に供給される電力は、風力発電機１６、及び太陽電池１７により発電された電力を用いると自然エネルギーの利用という観点から好ましい。連動切替弁１１は、配管１９によりガス化装置２０に接続されている。ガス化装置２０は、ニッケル触媒によりリアクタ１又はリアクタ２から出てきた成分をメタン、水素、一酸化炭素、二酸化炭素等を含んだ気液一体のガスに分解するものである。
【００２１】
ガスは、配管２１、保圧弁２２を介して気液分離器２３に接続されている。保圧弁２２は、気液ガスを気液分離器２３に送るとき、一定圧力以下では開かない圧力制御弁である。気液分離器２３は、保圧弁２２を通過した気液ガスを燃料ガスと液体に分離するためのものである。分離された気体は、燃料ガスとしてガス貯蔵タンク２４に貯蔵される。
【００２２】
ガス貯蔵タンク２４の燃料ガスは各種の燃料、原料として使用される。気液ガスの中の液体は、冷却器２９に送られる。冷却器２９は、加熱液体を熱媒体で冷却するための熱交換器である。ガス貯蔵タンク２４の燃料ガスの一部は、ガスボイラ２５で燃焼させて水等の加熱媒体を加熱する。ガスボイラ２５により加熱された加熱媒体は、熱交換器２６を介して熱を受け取る。加熱媒体は、濃縮装置２７との間でポンプ２８により強制的に循環される。
【００２３】
濃縮装置２７は、目的とするものを濃縮できれば如何なる原理のものでも良いが、オリゴ糖糖を濃縮するものとしては食品の濃縮で使用されている薄膜下降式多重効用缶の方式のものが良い。気液分離器２３で気液分離された高温液体は、３５０℃〜４００℃の温度を保っているのでそのまま廃液として捨てるのはエネルギー的に無駄であるから、熱エネルギーは回収が望ましい。
【００２４】
このために高温液体は、熱交換器である冷却器２９に流される。冷却器２９は、高温液体から熱を回収した後に廃液として排出する。この廃液は、有機物が分解したものであり、かつ水以外のものを含むものではないのでそのまま環境に放出したとしても環境を汚染することはない。
【００２５】
一方、加圧熱水温度は１４０〜２３０℃で画分されるヘミセルロース画分は、連動切替弁１１から冷却器３０に流れる。冷却器３０で冷却されたヘミセルロース画分は、設定圧力以上でしか作動しない保圧弁３１に流れる。保圧弁３１を通過したヘミセルロース画分は、単糖、オリゴ糖を含むものであり濃縮装置２７に流れ所定の濃度に濃縮される。
【００２６】
冷却器３０と冷却器２９は、冷却回路３５により熱媒体が供給されて冷却される。冷却回路３５の熱媒体は、冷却水空冷装置３６、リアクタ１、リアクタ２、冷却器３０、及び冷却器２９の間を配管で接続されている。冷却回路３５の熱媒体の流れは、ポンプ３７で制御されて流される。冷却水空冷装置３６は、熱媒体と外気温との差温で冷却するものである。なお、リアクタ１とリアクタ２への熱媒体の流れは、選択的に何れか一方にのみ熱媒体が流れるように制御弁（図示せず）が配置されている。
【００２７】
冷却器３０及び冷却器２９への熱媒体の流れは、選択的に何れか一方にのみ熱媒体が流れるように連動弁３８及び連動弁３９が配置されている。連動弁３８及び連動弁３９は、オリゴ糖製造時には、冷却器３０に冷却回路３５の熱媒体が流されてヘミセルロース画分を冷却し液体にし、燃料ガス製造時には、冷却器２９に熱媒体が流されて気液分離器２３から加圧熱水を冷却する。以上のような、植物系バイオマスの加圧熱水分解システムは、以下のような作動する。
【００２８】
［オリゴ糖製造時］
破砕機で小麦フスマ、シイ、竹、ケナフ等の植物系バイオマスを細片に粉砕し原料を得る。粉砕された植物系バイオマスをリアクタ１に装入し閉じる。連動切替弁５、及び原料切換連動弁３を開いて、水タンク７から高圧ポンプ６で水を加圧し、リアクタ１に送る。加圧された水はヒーターである熱交換器４で加熱される。加熱された加圧熱水は、リアクタ１を出て原料切換連動弁１０、及び連動切替弁１１に流れ、この連動切替弁１１から高圧ポンプ１２に流れる。即ち、加圧熱水は、加圧熱水循環回路１４を循環する。
【００２９】
この時の加圧熱水温度は１４０〜２３０℃とするが、２３０℃以上ではセルロース成分の分解が始まり、キシロオリゴ糖の純度が低下するため、好ましくは１６０〜２２０℃が適切である。高圧ポンプ６の圧力は、加圧熱水の飽和蒸気圧以上を必要とする。抽出時間はバイオマスの種類によって異なるので、原料毎に最適時間とするが、通常数分から数十分程度で良い。この操作によってキシロース等の単糖類、及びキシロースが２〜２０個ほど結合したオリゴ糖を主体とする水溶性液体を得る。
【００３０】
この温度で加圧熱水の循環をヘミセルロース分解物（ヘミセルロース由来のオリゴ糖）がほぼ抽出し終えるまで行う。ヘミセルロース由来のオリゴ糖の抽出終了後、連動切替弁１１を開き冷却器３０に流す。冷却器３０に冷却回路３５から熱媒体が流されて主な成分であるヘミセルロース画分を冷却し液体にし、ヘミセルロース由来のオリゴ糖を含んだ加圧熱水を冷却する。ただし、このときの冷却回路３５の予熱は、リアクタ２の予熱に使用する。
【００３１】
［ガス製造時］
オリゴ糖の抽出が終了すると、連動切替弁１１を切り替えて加圧熱水をガス化装置２０に誘導する。このときの温度は、２００℃以上に加熱し、好ましくは２３０℃以上に加熱する。約２３０℃以上でセルロース成分の分解が始まる。この分解が始まると、連動切替弁１１が切り替えられリアクタ１内のセルロースは、ガス化装置２０に流れる。
【００３２】
ガス化装置２０は、加熱機構を有しており、このリアクタ（図示せず）内の温度をメタンガスを主成分として得る場合には３８０〜４２０℃に、水素ガスを主成分として得る場合には３２０〜３６０℃に加熱する。この温度に加熱されたニッケル触媒により、リアクタ１又はリアクタ２から出てきた成分をメタン、水素、二酸化炭素、一酸化炭素等を含んだ気液一体のガスに分解する。気液一体のガスは配管２１から、設定圧以上になると保圧弁２２が開き気液分離器２３に流れる。気液分離器２３は、気液ガスを燃料ガスと液体に分離する。分離された気体は、燃料ガスとしてガス貯蔵タンク２４に貯蔵される。
【００３３】
ガス貯蔵タンク２４の燃料ガスは各種の燃料、原料として使用される。気液ガスの中の液体は、冷却器２９に送られる。冷却器２９は、加熱液体を熱媒体で冷却するための熱交換器である。ガス貯蔵タンク２４の燃料ガスの一部は、ガスボイラ２５で燃焼させて水等の加熱媒体を加熱する。ガスボイラ２５により加熱された加熱媒体は、熱交換器２６を介して熱を受け取る。燃料ガスは、直接的にガスタービンの発電用、燃料電池の燃料、ガスボイラ２５の燃料用としても良い。更に、ガスボイラ２５の蒸気で蒸気タービンを駆動して発電機を回し、発電しこのシステムの電源とても良い。
【００３４】
（実験例）
以上説明した原理とシステムを確認するために、図２の概念図に示したような加圧熱水流通式反応実験装置で実験を行った。高圧ポンプ６は、水タンク（図示せず）から水を加圧してヒータである熱交換器４を通してリアクタ１に送る。リアクタ１は、この内部に植物系のバイオマスを入れて、加圧熱水で分解するものである。リアクタ１には、透孔である空隙を備えた焼結合金製のフタがされている。本実験例では、約５μmの透孔を備えた蓋（図中の波線）である。従って、約５μm以上の径を備えた固形物は、この蓋を通過することはない。
【００３５】
リアクタ１から出た加圧熱水は、冷却器４５に入り冷却される。冷却器４５の出口には、設定圧以上でなければ作動しない保圧器４６が接続されている。保圧器４６からは、加圧熱水により分解された生成物が吐出される。この生成物を分析したものが以下に示すデータである。
【００３６】
図３は、ケナフを分解したときの生成物収率と加圧熱水温度の関係を示すものである。横軸は、各加圧熱水温度で５分毎に取り出された生成物の試料番号であり、縦軸はその収率（wt％）と加圧熱水温度（℃）を示す。収率は、リアクタ１に投入されたケナフが分解された重量をパーセント比で示した値である。加圧熱水の温度が１３０℃になるように昇温（約５℃／min）させた後、更に２００℃になるように昇温（約５℃／min）させた後、更に３００℃まで昇温（約５℃／min）させて加圧熱水温度を上げるという３段階昇温で加熱した。
【００３７】
灰分、蛋白及び易溶化リグニンと推定される第１グループが１９０℃で抽出（流出）が完了した。加圧熱水温度が１９０℃−２００℃になると第２グループ（No.４）の流出が開始する。更に昇温すると、２００℃以上から第３グループが流出を開始した。第１グループ、第２グループ、及び第３グループの流出物をイオンクロマトグラムで解析したところ、第１グループはタンニン、リグニン、蛋白質等と推定されるものであった。第２グループは、ヘミセルロース由来の単糖類、及びオリゴ糖類を検出した。
【００３８】
更に、第３グループは、セルロース系と推定されるものであった。図４は、第２グループをイオンクロマトグラムで分析したものであり、この第２グループが主に単糖類、オリゴ糖類であることを示すものである。ケナフは、第１グループの流出物が少なく、またヘミセルロースの分画がシャープであり原料として有望である。図４からケナフ分解物がオリゴ糖の生産に有望であることが伺える。ケナフ分解物の積算収率は、９０％であった。なお、ケナフ分解物中には、キシロース（X1）、キシロビオース（X2）、及びキシロオリゴ糖（X3〜）が多量に含まれている。
【００３９】
同様の実験手法で稲わらについても行った。図５は、稲わらの生成物収率、加圧熱水温度、及び通水時間の関係を示すものである。稲わらの溶出液は粘性が強く扱いにくい特徴がある。椎（シイ）とあまり変わらない結果であったが、シリカが多くオリゴ糖抽出には原料としては更なる検討が必要である。図６は、小麦フスマの生成物収率、加圧熱水温度、及び通水時間の関係を示すものである。
【００４０】
ただし、小麦フスマの昇温は、２００℃までとしたが、分解物の積算収率は５０％であった。ただし、残渣物はガス化が可能なものである。小麦フスマは、ヘミセルロースが多く、高収率が望めるが、リアクタ１の蓋にフスマに約１０％含まれる澱粉が詰まるのでこれを予め取り除く必要がある。また、アミラーゼ等による前処理を行えば、グルコースを得ることも可能であり、原料として適当であると判断される。
【００４１】
図７は、麦わらの生成物収率、加圧熱水温度、及び通水時間の関係を示すものである。麦わらの昇温は、２００℃までとしたが、分解物の積算収率は５０％であった。ただし、残差物はガス化する予定である。ヘミセルロースの画分がシャープなので原料として適当である。図８は、スギ（針葉樹）の生成物収率、加熱熱水温度、及び通水時間の関係を示すものである。スギは、シイ（広葉樹）に比べ収率がやや劣るが、ヘミセルロース、セルロースの画分はシャープで分画しやすい。残渣は、難溶性リグニンと推定される。
【００４２】
（その他の実験）
前記実施の形態では、ヘミセルロースはオリゴ糖として回収するものであったが、前述したニッケル触媒で燃料ガスとしても良い。
【００４３】
［他の加圧熱水分解システム４０］
図９は、本発明の植物系バイオマスの他の加圧熱水分解システムの概要を示すものである。前述した実施の形態の加圧熱水分解システムでは、オリゴ糖の製造時には、リアクタ１、原料切換連動弁１０、連動切替弁１１、高圧ポンプ１２、連動切替弁５、熱交換器４及び原料切換連動弁３を循環し、加圧熱水循環回路１４を構成するものであった。
【００４４】
しかしながら、この加圧熱水循環回路１４は必ずしも必要ではない。図９に示す加圧熱水分解システム４０は、加圧熱水循環回路１４を備えていないものであり、他の構成は前述したシステムと異なる点はないが運転方法は異なる。加圧熱水分解システム４０のオリゴ糖製造時には、ヘミセルロースの分解が充分に進むようになるまで低流速で、原料によって異なるが本例では概ね１５０℃で５分間程度通水する。
【００４５】
次に、流量を上げて２次分解を防ぎつつ、可溶化ヘミセルロースを抽出する。この抽出中は、エネルギー損失を防ぐために冷却器３０で熱を回収し、この熱でリアクタ２を予熱する。この加圧熱水分解システム４０のガス製造時には、熱水温度を２００℃以上に昇温し、連動切替弁１１を切り替えてリアクタ１内のセルロースをガス化装置２０に誘導する。
【００４６】
ガス化装置２０は、前述したものと同様にニッケル触媒により、リアクタ１又はリアクタ２から出てきた成分をメタン、水素、二酸化炭素、一酸化炭素等を含んだ気液一体のガスに分解し、燃料ガスとしてガス貯蔵タンク２４に貯蔵される。このガス製造時は、前述したシステムと同一のフローである。
【００４７】
また、前述したリアクタ１及び２は、並列式に配置したものであった。しかしながら、これを割出し可能な回転式としこれを順次割出し旋回させて使用し、他方では空になったものに新規な材料を充填するものであっても良い。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明の植物系バイオマスの加圧熱水分解方法とそのシステムは、加圧熱水の温度と圧力の制御のみで植物系バイオマスから高速かつ効率良く各種生成物を目的別に分解できる。特に、ヘミセルロース由来のオリゴ糖等の糖類の製造と、セルロースから触媒により燃料ガスを生成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の植物系バイオマスの加圧熱水分解システムの概要を示すものである。
【図２】図２は、加圧熱水流通式反応実験装置の概念図である。
【図３】図３は、ケナフの茎の生成物収率と加圧熱水温度の関係を示すものである。
【図４】図４は、ケナフの各分解物のイオンクロマトグラムを示す図である。
【図５】図５は、稲わらの生成物収率と加圧熱水温度の関係を示すものである。
【図６】図６は、小麦フスマの生成物収率と加圧熱水温度の関係を示すものである。
【図７】図７は、麦わらの生成物収率と加圧熱水温度の関係を示すものである。
【図８】図８は、スギ（針葉樹）の生成物収率、加熱熱水温度、及び通水時間の関係を示すものである。
【図９】図９は、本発明の植物系バイオマスの他の加圧熱水分解システムの概要を示すものである。
【符号の説明】
１…リアクタ
２…リアクタ
３…原料切換連動弁
４…熱交換器（メインヒータ）
５…連動切替弁
７…水タンク
１１…連動切換弁
１２…高圧ポンプ
１４…加圧熱水循環回路
２２…保圧弁
２３…気液分離器
２４…ガス貯蔵タンク
【図１】
0003802325.tif 000002
【図２】
0003802325.tif 000003
【図３】
0003802325.tif 000004
【図４】
0003802325.tif 000005
【図５】
0003802325.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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