1.本發(fā)明涉及以合成氣體作為原料制造有機(jī)物質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)的制造方法以及以合成氣體作為原料制造有機(jī)物質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)制造裝置。


背景技術(shù)：

2.已知工業(yè)廢棄物、一般廢棄物等各種廢棄物在氣化爐中通過熱分解而生成氣體后，在改性爐中對所生成的氣體進(jìn)行改性而得到合成氣體的技術(shù)。所得到的合成氣體直接燃燒而用于發(fā)電等，或者根據(jù)需要通過鍋爐等進(jìn)行熱回收后再用于發(fā)電等。
3.另外，近年來也嘗試將合成氣體用于化學(xué)合成原料，例如嘗試通過微生物催化劑而轉(zhuǎn)換為乙醇等有機(jī)物質(zhì)(例如參照專利文獻(xiàn)1～3)。
4.在氣化爐和改性爐中得到的合成氣體包含較多焦油成分等雜質(zhì)，難以直接用于發(fā)電、化學(xué)合成，因此通常會進(jìn)行氣體精制(純化)。已知合成氣體在氣體精制中被適當(dāng)冷卻。例如，專利文獻(xiàn)4中公開了一種氣體精制方法，將合成氣體向鍋爐導(dǎo)熱管等間接熱交換器引導(dǎo)進(jìn)行熱回收而冷卻至300～600℃左右后，再引導(dǎo)至噴霧塔通過水噴霧將溫度冷卻至100℃以下并且除去50％左右的焦油霧，接著引導(dǎo)至濕式電集塵機(jī)除去焦油霧的剩余的90％以上。
5.另外，專利文獻(xiàn)5中示出一種利用袋式過濾器從所得到的合成氣體中除去焦油、焦炭等有害成分的方法。通常，袋式過濾器無法流通高溫氣體，因此該方法中在袋式過濾器的前段設(shè)置用于將合成氣體冷卻的氣體冷卻器，在通過袋式過濾器之前使合成氣體冷卻至200℃左右。
6.在先技術(shù)文獻(xiàn)
7.專利文獻(xiàn)1：國際公開第2015/037710號
8.專利文獻(xiàn)2：日本特開2019-167424號公報
9.專利文獻(xiàn)3：日本特開2019-088240號公報
10.專利文獻(xiàn)4：日本特開2009-298825號公報
11.專利文獻(xiàn)5：日本特開2007-237135號公報


技術(shù)實現(xiàn)要素：

12.發(fā)明要解決的課題
13.然而，例如將合成氣體作為有機(jī)合成原料利用的情況下，有時需要嚴(yán)格地控制溫度。例如，在通過微生物催化劑轉(zhuǎn)換為乙醇等有機(jī)物質(zhì)的情況下，為了防止微生物催化劑滅活，合成氣體需要冷卻至40℃以下的溫度。
14.但是，在將合成氣體用于發(fā)電等的情況下，不需要嚴(yán)格的溫度控制。另外，在合成氣體的冷卻中，通常大多會進(jìn)行氮?dú)饣蚩諝獾拇等耄诶梦⑸锎呋瘎┑那闆r下，如果合成氣體中混入了氮?dú)饣蚩諝猓瑒t有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)換效率會降低。因此，即使將專利文獻(xiàn)4、5中記載的以往的合成氣體的精制方法直接應(yīng)用于利用微生物催化劑的情況，也難以以高的
轉(zhuǎn)換效率合成有機(jī)物質(zhì)。
15.因此，本發(fā)明的課題是提供一種例如即使在利用微生物催化劑將合成氣體轉(zhuǎn)換為有機(jī)物質(zhì)的情況下，也能夠以高的轉(zhuǎn)換效率合成有機(jī)物質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)的制造方法以及有機(jī)物質(zhì)制造裝置。
16.用于解決課題的手段
17.本發(fā)明人認(rèn)真研究的結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過利用在氣體冷卻塔內(nèi)部噴霧的水將合成氣體冷卻，并利用過濾式集塵器將該冷卻了的合成氣體進(jìn)行精制，能夠解決上述課題，從而完成了以下的本發(fā)明。
18.即、本發(fā)明提供以下的[1]～[20]。
[0019]
[1]一種有機(jī)物質(zhì)的制造方法，具備：
[0020]
使從氣化裝置排出的合成氣體通過氣體冷卻塔，利用在氣體冷卻塔內(nèi)部噴霧的水將其冷卻的工序；
[0021]
使由所述氣體冷卻塔冷卻了的合成氣體通過過濾式集塵器的工序；以及
[0022]
使至少通過了所述氣體冷卻塔和過濾式集塵器的合成氣體與微生物催化劑接觸而生成有機(jī)物質(zhì)的工序。
[0023]
[2]根據(jù)上述[1]記載的有機(jī)物質(zhì)的制造方法，
[0024]
從所述氣化裝置排出的所述合成氣體的溫度為900℃以上。
[0025]
[3]根據(jù)上述[1]或[2]記載的有機(jī)物質(zhì)的制造方法，
[0026]
利用所述氣體冷卻塔將所述合成氣體冷卻至100℃以上且200℃以下的溫度。
[0027]
[4]根據(jù)上述[1]～[3]中任一項記載的有機(jī)物質(zhì)的制造方法，
[0028]
使從所述過濾式集塵器排出的所述合成氣體進(jìn)一步通過水洗滌器，
[0029]
使至少通過了所述氣體冷卻塔、過濾式集塵器和所述水洗滌器的所述合成氣體與微生物催化劑接觸而生成有機(jī)物質(zhì)。
[0030]
[5]根據(jù)上述[4]記載的有機(jī)物質(zhì)的制造方法，
[0031]
在所述水洗滌器中將所述合成氣體冷卻至40℃以下。
[0032]
[6]根據(jù)上述[4]或[5]記載的有機(jī)物質(zhì)的制造方法，
[0033]
在所述氣體冷卻塔內(nèi)部噴霧的水發(fā)生氣化而混入所述合成氣體，并且
[0034]
在所述水洗滌器中，使混入所述合成氣體的至少一部分水冷凝而將其除去。
[0035]
[7]根據(jù)上述[1]～[6]中任一項記載的有機(jī)物質(zhì)的制造方法，
[0036]
在至少填充有所述微生物催化劑和水的反應(yīng)器中生成所述有機(jī)物質(zhì)，
[0037]
從含有有機(jī)物質(zhì)的液體中分離水，將分離出的水向所述氣體冷卻塔供給，所述含有有機(jī)物質(zhì)的液體含有在所述反應(yīng)器中得到的所述有機(jī)物質(zhì)。
[0038]
[8]根據(jù)上述[1]～[7]中任一項記載的有機(jī)物質(zhì)的制造方法，
[0039]
所述氣化裝置將廢棄物氣化而生成合成氣體。
[0040]
[9]根據(jù)上述[1]～[8]中任一項記載的有機(jī)物質(zhì)的制造方法，
[0041]
所述有機(jī)物質(zhì)包含乙醇。
[0042]
[10]一種有機(jī)物質(zhì)制造裝置，具備：
[0043]
生成合成氣體的氣化裝置；
[0044]
使從所述氣化裝置排出的合成氣體通過并利用水噴霧將其冷卻的氣體冷卻塔；
[0045]
使由所述氣體冷卻塔冷卻了的合成氣體通過的過濾式集塵器；以及
[0046]
使至少通過了所述氣體冷卻塔和過濾式集塵器的合成氣體與微生物催化劑接觸而生成有機(jī)物質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)生成部。
[0047]
[11]根據(jù)上述[10]記載的有機(jī)物質(zhì)制造裝置，
[0048]
從所述氣化裝置排出的所述合成氣體的溫度為900℃以上。
[0049]
[12]根據(jù)上述[10]或[11]記載的有機(jī)物質(zhì)制造裝置，
[0050]
利用所述氣體冷卻塔將所述合成氣體冷卻至100℃以上且200℃以下的溫度。
[0051]
[13]根據(jù)上述[10]～[12]中任一項記載的有機(jī)物質(zhì)制造裝置，
[0052]
還具備配置在所述過濾式集塵器的后段、并且使所述合成氣體通過的水洗滌器，
[0053]
所述有機(jī)物質(zhì)生成部使至少通過了所述氣體冷卻塔、過濾式集塵器和所述水洗滌器的合成氣體與所述微生物催化劑接觸而生成有機(jī)物質(zhì)。
[0054]
[14]根據(jù)上述[13]記載的有機(jī)物質(zhì)制造裝置，
[0055]
在所述水洗滌器中將所述合成氣體冷卻至40℃以下。
[0056]
[15]根據(jù)上述[13]或[14]記載的有機(jī)物質(zhì)制造裝置，
[0057]
在所述氣體冷卻塔內(nèi)部噴霧的水發(fā)生氣化而混入所述合成氣體，并且
[0058]
在所述水洗滌器中，使混入所述合成氣體的至少一部分水冷凝而將其除去。
[0059]
[16]根據(jù)上述[10]～[15]中任一項記載的有機(jī)物質(zhì)制造裝置，
[0060]
所述有機(jī)物質(zhì)生成部具備至少填充所述微生物催化劑和水、并且被供給所述合成氣體的反應(yīng)器，
[0061]
所述有機(jī)物質(zhì)制造裝置具備從含有有機(jī)物質(zhì)的液體中分離水的分離裝置，所述含有有機(jī)物質(zhì)的液體含有在所述反應(yīng)器中生成的所述有機(jī)物質(zhì)，
[0062]
所述分離出的水向所述氣體冷卻塔供給。
[0063]
[17]根據(jù)上述[10]～[16]中任一項記載的有機(jī)物質(zhì)制造裝置，
[0064]
所述氣化裝置將廢棄物氣化而生成合成氣體。
[0065]
[18]根據(jù)上述[10]～[17]中任一項記載的有機(jī)物質(zhì)制造裝置，
[0066]
所述有機(jī)物質(zhì)包含乙醇。
[0067]
[19]一種精制合成氣體的制造方法，具備：
[0068]
在氣化裝置中將廢棄物氣化而生成合成氣體的工序；
[0069]
使從所述氣化裝置排出的合成氣體通過氣體冷卻塔，利用在氣體冷卻塔內(nèi)部噴霧的水將其冷卻的工序；以及
[0070]
使由所述氣體冷卻塔冷卻了的合成氣體通過過濾式集塵器的工序。
[0071]
[20]一種精制合成氣體制造裝置，具備：
[0072]
將廢棄物氣化而生成合成氣體的氣化裝置；
[0073]
使從所述氣化裝置排出的合成氣體通過并利用水噴霧將其冷卻的氣體冷卻塔；以及
[0074]
使由所述氣體冷卻塔冷卻了的合成氣體通過的過濾式集塵器。
[0075]
發(fā)明的效果
[0076]
根據(jù)本發(fā)明，例如即使在利用微生物催化劑將合成氣體轉(zhuǎn)換為有機(jī)物質(zhì)的情況下，也能夠以高的轉(zhuǎn)換效率合成有機(jī)物質(zhì)。
附圖說明
[0077]
圖1是表示本發(fā)明的第1實施方式涉及的有機(jī)物質(zhì)制造裝置的整體結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實施方式
[0078]
下面，參照附圖并利用實施方式對本發(fā)明進(jìn)行說明。
[0079]
圖1示出本發(fā)明的第1實施方式涉及的有機(jī)物質(zhì)制造裝置。以下，參照第1實施方式對本發(fā)明的實施方式涉及的有機(jī)物質(zhì)制造裝置以及有機(jī)物質(zhì)的制造方法進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0080]
有機(jī)物質(zhì)制造裝置10具備：使廢棄物氣化而生成合成氣體g1的氣化裝置11；對于從氣化裝置11排出的合成氣體g1進(jìn)行至少包含精制處理的處理的處理單元20；以及使由處理單元20處理而得到的合成氣體(以下也稱為“精制合成氣體g2”)與微生物催化劑接觸而生成有機(jī)物質(zhì)的有機(jī)物質(zhì)生成部30。
[0081]
(氣化裝置)
[0082]
作為在氣化裝置11中被氣化的廢棄物，可以是工業(yè)固體廢棄物等工業(yè)廢棄物，也可以是城市固體廢棄物(msw)等一般廢棄物，可舉出塑料廢棄物、廚余垃圾、廢棄輪胎、生物質(zhì)廢棄物、食物廢棄物、建筑材料、木材、木屑、纖維、紙類等可燃性物質(zhì)。其中，優(yōu)選城市固體廢棄物(msw)。
[0083]
氣化裝置11具備氣化爐12和改性爐13。作為氣化爐12，沒有特別限定，可舉出窯爐氣化爐、固定床氣化爐、流化床氣化爐等。氣化爐12中除了廢棄物以外，可以投入氧氣或空氣，并且根據(jù)需要還可以投入水蒸氣。氣化爐12通過以例如500～700℃加熱廢棄物而將其熱分解，適當(dāng)部分氧化氣化。熱分解氣體不僅包含一氧化碳、氫氣，還包含氣態(tài)焦油、粉體焦炭等。熱分解氣體向改性爐13供給。再者，在氣化爐12中作為不可燃物而產(chǎn)生的固體物質(zhì)等被適當(dāng)回收。
[0084]
在改性爐13中，將由氣化裝置11得到的熱分解氣體改性而得到合成氣體g1。在改性爐13中，熱分解氣體中的氫氣和一氧化碳中的至少一者的含有率增加，作為合成氣體g1排出。在改性爐13中，例如熱分解氣體中所含的焦油、焦炭等被改性為氫氣和一氧化碳等。
[0085]
對于改性爐13內(nèi)的合成氣體g1的溫度沒有特別限定，例如為900℃以上，優(yōu)選為900℃以上且1300℃以下，更優(yōu)選為1000℃以上且1200℃以下。通過將改性爐13中的溫度設(shè)為上述范圍內(nèi)，容易得到一氧化碳和氫氣的含有率高的合成氣體g1。
[0086]
從改性爐13(即、氣化裝置11)排出的合成氣體g1的溫度與上述合成氣體g1的溫度同樣，例如為900℃以上，優(yōu)選為900℃以上且1300℃以下，更優(yōu)選為1000℃以上且1200℃以下。
[0087]
從改性爐13(即、氣化裝置11)排出的合成氣體g1包含一氧化碳和氫氣。另外，合成氣體g1例如包含0.1體積％以上且80體積％以下的一氧化碳，0.1體積％以上且80體積％以下的氫氣。
[0088]
合成氣體g1中的一氧化碳濃度優(yōu)選為10體積％以上且70體積％以下，更優(yōu)選為20體積％以上且55體積％以下。另外，合成氣體g1中的氫氣濃度優(yōu)選為10體積％以上且70體積％以下，更優(yōu)選為20體積％以上且55體積％以下。
[0089]
合成氣體g1中除了氫氣、一氧化碳以外，還可以包含二氧化碳、氮?dú)狻⒀鯕獾?。對于合成氣體g1中的二氧化碳濃度沒有特別限定，優(yōu)選為0.1體積％以上且40體積％以下，更優(yōu)
選為0.3體積％以上且30體積％以下。在通過微生物催化劑生成乙醇的情況下，二氧化碳濃度特別優(yōu)選為較低，從這樣的觀點出發(fā)，更優(yōu)選為0.5體積％以上且25體積％以下。
[0090]
合成氣體g1中的氮?dú)鉂舛韧ǔ?0體積％以下，優(yōu)選為1體積％以上且20體積％以下。
[0091]
另外，合成氣體g1中的氧氣濃度通常為5體積％以下，優(yōu)選為1體積％以下。另外，氧氣濃度越低越好，可以為0體積％以上。但通常會不可避免地含有氧氣，氧氣濃度在實用上為0.01體積％以上。
[0092]
合成氣體g1中的一氧化碳、二氧化碳、氫氣、氮?dú)夂脱鯕獾臐舛?，可以通過適當(dāng)變更廢棄物的種類、氣化爐12、改性爐13的溫度、向氣化爐11供給的供給氣體的氧氣濃度等燃燒條件而成為預(yù)定的范圍。例如，在想要變更一氧化碳、氫氣濃度的情況下，有變更為廢塑料等碳?xì)浠衔?碳和氫)的比率高的廢棄物的方法等，在想要降低氮?dú)鉂舛鹊那闆r下，有在氣化爐12中供給氧氣濃度高的氣體的方法等。
[0093]
另外，合成氣體g1可以適當(dāng)進(jìn)行一氧化碳、二氧化碳、氫氣和氮?dú)飧鞒煞值臐舛日{(diào)整。濃度調(diào)整可以通過將這些成分中的至少一種向合成氣體g1中添加而進(jìn)行。
[0094]
再者，上述合成氣體g1中的各物質(zhì)的體積％是指從氣化裝置11排出的合成氣體g1中的各物質(zhì)的體積％。
[0095]
再者，在以上的說明中，對氣化裝置11具備氣化爐12和改性爐13的形態(tài)進(jìn)行了說明，但氣化裝置11的結(jié)構(gòu)不限定于此，可以是氣化爐與改性爐成為一體的裝置，只要能夠生成合成氣體g1則可以是任意方式的氣化裝置。
[0096]
(氣體冷卻塔)
[0097]
如圖1所示，本實施方式中的處理單元20至少具有氣體冷卻塔21、過濾式集塵器22和水洗滌器23。在氣體冷卻塔21中流通從氣化裝置11排出的合成氣體g1。氣體冷卻塔21是利用水噴霧對通過其內(nèi)部的氣體(合成氣體g1)進(jìn)行冷卻的設(shè)備。氣體冷卻塔21在其內(nèi)周面具備一個以上用于對合成氣體g1噴霧水的水噴霧口24。水噴霧口24優(yōu)選設(shè)置2個以上，2個以上水噴霧口24更優(yōu)選在冷卻塔21中設(shè)置于不同的高度位置。通過水噴霧口24設(shè)置多個并且其高度位置不同，能夠利用水噴霧充分且有效地將合成氣體g1冷卻。
[0098]
在氣體冷卻塔21中，優(yōu)選從其上部側(cè)導(dǎo)入合成氣體g1，合成氣體g1以成為下降氣流的方式通過氣體冷卻塔21的內(nèi)部，在通過氣體冷卻塔21內(nèi)部的期間，利用由水噴霧口24噴霧的水進(jìn)行冷卻。該情況下，合成氣體g1可以從氣體冷卻塔21的下部側(cè)排出。
[0099]
導(dǎo)入氣體冷卻塔21的合成氣體g1的溫度遠(yuǎn)高于100℃，而從水噴霧口24噴霧的水低于100℃。因此，合成氣體g1由于該溫度差而被冷卻，并且，也會由于從水噴霧口24噴霧的水發(fā)生氣化時的氣化熱而被冷卻。氣化了的一部分水可以以水蒸氣的形式混入合成氣體g1中。再者，從水噴霧口24噴霧的水在噴霧時，可以一部分或全部已經(jīng)被氣化。
[0100]
在氣體冷卻塔21中，合成氣體g1優(yōu)選被冷卻至100℃以上且200℃以下的溫度，可以以上述溫度范圍排出到氣體冷卻塔21的外部。通過將合成氣體g1冷卻至200℃以下，能夠不對后述的過濾式集塵器22造成損傷、不使集塵性能降低地利用過濾式集塵器22精制合成氣體g1。另外，通過設(shè)為100℃以上，噴霧的水大部分發(fā)生氣化而混入合成氣體g1中。因此，在氣體冷卻塔21中，噴霧的水沒有被大量地排水，所以不需要向氣體冷卻塔21導(dǎo)入大型的排水設(shè)備。
[0101]
氣體冷卻塔21中噴霧的水的一部分作為液體落到氣體冷卻塔21的下方，可以將其回收。另外，合成氣體g1中的焦炭、焦油等雜質(zhì)也會通過與噴霧的水撞擊而落到下方，可以將其回收。
[0102]
合成氣體g1在氣體冷卻塔21中更優(yōu)選被冷卻至120℃以上且180℃以下、進(jìn)一步優(yōu)選被冷卻至130℃以上且170℃以下的溫度，可以冷卻至這些溫度而排出到外部。通過將合成氣體g1冷卻為120℃以上，能夠防止在氣體冷卻塔21以及后述的過濾式集塵器22中，混入合成氣體g1中的水大量液化。另外，通過設(shè)為180℃以下，容易進(jìn)一步避免過濾式集塵器22的損傷和機(jī)能降低。
[0103]
(過濾式集塵器)
[0104]
由氣體冷卻塔21冷卻了的合成氣體g1在過濾式集塵器22中通過。過濾式集塵器22可以使用所謂的袋式過濾器，具備殼體和收納在殼體內(nèi)部的過濾材料。作為過濾材料沒有特別限定，例如可使用玻璃纖維、ptfe纖維等紡布或氈等。
[0105]
合成氣體g1包含較多焦油、焦炭等固體雜質(zhì)，但經(jīng)由在過濾式集塵器22中通過可除去固體雜質(zhì)。通過除去固體雜質(zhì)，能夠防止在過濾式集塵器22的后段的各裝置中發(fā)生固體雜質(zhì)堵塞。例如，在有機(jī)物質(zhì)生成部30中，通常會經(jīng)由分布器對反應(yīng)器吹入氣體，能夠防止分布器中的固體雜質(zhì)的堵塞。另外，通過除去固體雜質(zhì)，在有機(jī)物質(zhì)生成部30中容易提高微生物催化劑的活性，并且能夠防止微生物催化劑由于雜質(zhì)的影響而滅活，能夠以高的轉(zhuǎn)換效率合成有機(jī)物質(zhì)。
[0106]
再者，本說明書中“除去”是指通過從合成氣體中將除去對象物質(zhì)的一部分除去從而降低氣體中的對象物質(zhì)的濃度，不限定于將除去對象物質(zhì)完全除去。
[0107]
合成氣體g1如上所述在氣體冷卻塔21中被冷卻，由此在過濾式集塵器22中通過時的合成氣體g1的溫度也優(yōu)選成為100℃以上且200℃以下、更優(yōu)選為120℃以上且180℃以下、進(jìn)一步優(yōu)選為130℃以上且170℃以下的溫度。因此，能夠防止過濾式集塵器22被高溫的合成氣體g1損傷或過濾性能降低。另外，也能夠防止合成氣體g1中所含的合成氣體g1在過濾式集塵器22中大量液化。
[0108]
(水洗滌器)
[0109]
在本實施方式中，從過濾式集塵器22排出的合成氣體g1在配置于過濾式集塵器22的后段的水洗滌器23中通過。合成氣體g1中除了上述固體雜質(zhì)以外還包含各種雜質(zhì)，例如包含水溶性雜質(zhì)。作為水溶性雜質(zhì)，例如可舉出硫化氫、氯化氫、氰酸等酸性氣體、氨等堿性氣體、nox、sox等氧化物。這些水溶性雜質(zhì)在水洗滌器23中通過而被除去。
[0110]
另外，合成氣體g1中也包含btex(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)、萘、1-萘酚、2-萘酚等油性雜質(zhì)，這些也可以在水洗滌器23中被適當(dāng)除去，沒能由過濾式集塵器22回收的固體雜質(zhì)等也可以被適當(dāng)除去。
[0111]
水洗滌器23只要具有使合成氣體g1與水接觸的結(jié)構(gòu)就沒有特別限定，例如圖1所示，優(yōu)選具有使從設(shè)置在上部的噴嘴25噴霧的水(方便起見也稱為“清洗水”)與合成氣體g1接觸的結(jié)構(gòu)。該情況下，水洗滌器23可以設(shè)置導(dǎo)入通路27、供給通路28、排出通路29等。另外，在水洗滌器23的下部設(shè)置用于貯存清洗水的貯存部26。貯存在貯存部26的清洗水可以由未圖示的攪拌裝置適當(dāng)攪拌。
[0112]
導(dǎo)入通路27是用于向水洗滌器23導(dǎo)入合成氣體g1的路徑，導(dǎo)入通路27的導(dǎo)入口
27a例如設(shè)置在比洗滌器12內(nèi)部的貯存部26中貯存的清洗水的液面靠上方。
[0113]
供給通路28在水洗滌器23中使水循環(huán)，供給清洗水以使其與合成氣體g1接觸。具體而言，供給通路28在水洗滌器23的內(nèi)部將貯存在貯存部26的清洗水從噴嘴25向下方噴霧，使其與合成氣體g1接觸。在此，供給通路28例如設(shè)有泵(未圖示)，通過泵將清洗水向噴嘴25泵送。然后，清洗水在洗滌器12的內(nèi)部從噴嘴25向下方噴霧。排出通路29設(shè)置在洗滌器12的上部，將與從噴嘴25噴霧的清洗水接觸后的合成氣體g1向外部排出。
[0114]
再者，洗滌器23中使用的清洗水可以是單獨(dú)的水，也可以投入適當(dāng)藥劑(化學(xué)品)。
[0115]
另外，在水洗滌器23可以設(shè)置除去裝置19。除去裝置19是用于將例如清洗水中所含的雜質(zhì)(油性雜質(zhì)、固體雜質(zhì)、水溶性雜質(zhì)等)除去的裝置。例如可以設(shè)置使貯存部26的水循環(huán)的循環(huán)路徑，在該路徑的中途設(shè)置除去裝置19。作為除去裝置19，例如可以將清洗水中所含的油性雜質(zhì)、不溶解于清洗水中的固體雜質(zhì)、溶解于清洗水中的水溶性雜質(zhì)等除去。因此，除去裝置19可以是油水分離裝置等，可以是用于除去固體雜質(zhì)的過濾器等，也可以將這些的兩個以上組合，只要能夠除去清洗水中所含的雜質(zhì)就可以是任意結(jié)構(gòu)。水洗滌器23通過設(shè)置除去裝置19，防止雜質(zhì)蓄積于清洗水中。
[0116]
合成氣體g1可以通過在水洗滌器23中與水接觸而被冷卻。如上所述，合成氣體g1在氣體冷卻塔21中被冷卻，以冷卻至預(yù)定溫度(優(yōu)選為100℃以上且200℃以下，更優(yōu)選為120℃以上且180℃以下，進(jìn)一步優(yōu)選為130℃以上且170℃以下的溫度)的狀態(tài)被導(dǎo)入水洗滌器23。
[0117]
另一方面，在水洗滌器23中與合成氣體g1接觸的水的溫度低于100℃，優(yōu)選為0℃以上且40℃以下，更優(yōu)選為5℃以上且30℃以下。
[0118]
再者，本說明書中“與合成氣體g1接觸的水的溫度”，在如上所述使清洗水循環(huán)而與合成氣體g1接觸的情況下，測定水即將與合成氣體g1接觸前、即、測定從噴嘴15噴霧的水(清洗水)的溫度即可。另外，在如后所述對貯存的水(清洗水)導(dǎo)入合成氣體g1的情況下，測定貯存部26中貯存的清洗水的溫度即可。
[0119]
合成氣體g1通過在洗滌器23中與上述溫度的水接觸，從而在水洗滌器23中被冷卻至例如低于100℃、優(yōu)選為40℃以下、更優(yōu)選為38℃以下的溫度。這樣，如果合成氣體g1在水洗滌器23中被冷卻至低于水的沸點的預(yù)定溫度，則在氣體冷卻塔22中混入合成氣體g1的水(水蒸氣)的至少一部分被冷凝而除去。因此，即使不另外設(shè)置用于除去由于氣體冷卻塔22而混入的水的大型裝置，也能夠適當(dāng)?shù)爻ニＡ硗?，通過冷卻至40℃以下，即使不另外設(shè)置冷卻裝置，也能夠?qū)⑦m當(dāng)?shù)臏囟鹊暮铣蓺怏wg1供給到有機(jī)物質(zhì)生成部。另外，在設(shè)置于水洗滌器23的后段的處理裝置包含冷卻裝置的情況下，也能夠減少該冷卻裝置的負(fù)荷。
[0120]
再者，通過與水接觸，合成氣體g1例如可以被冷卻至0℃以上的溫度，優(yōu)選被冷卻至5℃以上的溫度。
[0121]
水洗滌器23優(yōu)選設(shè)置未圖示的溫度控制裝置，通過溫度控制裝置控制清洗水的溫度。溫度控制裝置例如可以安裝于供給通路28，調(diào)整在供給通路28內(nèi)部流通的清洗水的溫度，也可以設(shè)置在水洗滌器的外周，調(diào)整水洗滌器的貯存部26中貯存的清洗液的溫度。溫度控制裝置可以對在供給通路28中流通的清洗水或貯存部26中貯存的清洗水等進(jìn)行冷卻等，成為上述范圍內(nèi)的溫度。另外，可以適當(dāng)更換貯存部26中貯存的水，使與合成氣體g1接觸的水的溫度維持一定的溫度范圍。
[0122]
再者，以上的說明中，對于在水洗滌器23中從噴嘴25噴霧的清洗水與合成氣體g1接觸的方式進(jìn)行了說明，但也可以對貯存部26中貯存的清洗水導(dǎo)入合成氣體g1。
[0123]
該情況下，省略供給通路28和噴嘴25，不從噴嘴噴霧清洗水。另外，導(dǎo)入通路27的導(dǎo)入口27a配置在比貯存部26中貯存的清洗水的液面靠下方。合成氣體g1可以通過與貯存部26中貯存的清洗水接觸，從而將合成氣體g1清洗或冷卻。
[0124]
在對貯存部26中貯存的清洗水導(dǎo)入合成氣體g1的情況下，與合成氣體g1接觸的水的溫度、合成氣體g1的溫度(即、導(dǎo)入水洗滌器23的合成氣體g1的溫度、冷卻后的合成氣體g1的溫度)也如上所述。
[0125]
(其他處理裝置)
[0126]
處理單元20可以具有除了上述的氣體冷卻塔21、過濾式集塵器22和水洗滌器23以外的處理裝置。作為這樣的處理裝置，可舉出在氣體冷卻塔21的前段設(shè)置的熱交換器。因此，從氣化裝置11排出的合成氣體g1可以在通過熱交換器之后向氣體冷卻塔21供給。從氣化裝置11排出的合成氣體g1也可以在不通過熱交換器的狀態(tài)下向氣體冷卻塔21供給。
[0127]
再者，本說明書中“前段”是指沿著合成氣體g1的供給流的前段。另外，“后段”是指沿著合成氣體g1的氣體供給流的后段。合成氣體g1的供給流是指合成氣體g1從氣化裝置11排出而導(dǎo)入有機(jī)物質(zhì)生成部30為止的合成氣體g1的流動。
[0128]
熱交換器是使用熱介質(zhì)將合成氣體g1冷卻的裝置。熱交換器通過使合成氣體g1的熱能移動到熱介質(zhì)而將合成氣體g1冷卻。作為熱交換器優(yōu)選使用鍋爐。鍋爐是在內(nèi)部流通作為熱介質(zhì)的水，利用合成氣體g1的熱能對流通的水進(jìn)行加熱而形成蒸氣的裝置。如果使用鍋爐作為熱交換器，則能夠通過由該熱交換器產(chǎn)生的蒸氣容易地加熱其他裝置，能夠?qū)⒑铣蓺怏wg1的熱能容易地再利用。
[0129]
熱交換器也可以使用鍋爐以外的裝置，只要能夠使熱能從合成氣體g1移動到熱介質(zhì)就可以是任意結(jié)構(gòu)，優(yōu)選合成氣體g1與熱介質(zhì)不直接接觸的隔壁方式。作為熱介質(zhì)，可以是氣體、液體中的任一種，也可以伴隨氣體與液體的相變。另外，熱介質(zhì)也可以以在管狀、板狀等任意形狀的流路中流通的狀態(tài)使來自合成氣體g1的熱能移動。
[0130]
如上所述，從氣化裝置11排出的合成氣體g1例如為900℃以上的高溫。因此，合成氣體g1通過由熱交換器冷卻，以較低的溫度向氣體冷卻塔21供給，能夠防止在氣體冷卻塔21中過剩地冷卻。因此，能夠減少在氣體冷卻塔21中對合成氣體g1噴霧的水量，進(jìn)而不需要將含水率高的合成氣體g1向過濾式集塵器22、水洗滌器23供給。所以，能夠抑制從氣體冷卻塔21向水洗滌器23的水的移動量，并且也能夠防止在過濾式集塵器22中水過度凝集等。
[0131]
如上所述，熱交換器將例如以900℃以上的高溫供給的合成氣體冷卻，冷卻至例如200℃以上且300℃以下、優(yōu)選為240℃以上且280℃以下的溫度，向氣體冷卻塔21供給。通過冷卻為200℃以上，能夠一邊防止雜質(zhì)的析出一邊使合成氣體g1通過熱交換器22，并且，通過設(shè)為240℃以上，能夠有效防止焦油成分的析出，因此難以引起熱交換器22中的堵塞等。另外，通過設(shè)為300℃以下，不需要在氣體冷卻塔21將合成氣體g1過剩地冷卻。
[0132]
另外，在處理單元20中，可以在水洗滌器23的后段設(shè)置處理裝置(也稱為“后段處理裝置”)，在水洗滌器23中通過的合成氣體g1可以在后段處理裝置中進(jìn)行適當(dāng)處理后，供給到有機(jī)物質(zhì)生成部30。
[0133]
作為后段處理裝置，例如可舉出由氣體冷卻器等構(gòu)成的水分分離裝置、低溫分離
方式(深冷方式)的分離裝置、由各種過濾器構(gòu)成的微粒分離裝置、脫硫裝置(硫化物分離裝置)、膜分離方式的分離裝置、脫氧裝置、變壓吸附方式的分離裝置(psa)、變溫吸附方式的分離裝置(tsa)、變壓變溫吸附方式的分離裝置(ptsa)、使用活性炭的分離裝置、使用脫氧催化劑、具體而言是銅催化劑或鈀催化劑的分離裝置等。這些可以單獨(dú)使用1種，也可以并用2種以上。
[0134]
從水洗滌器23排出的合成氣體g1可以通過這些后段處理裝置而進(jìn)一步精制。
[0135]
(有機(jī)物質(zhì)生成部)
[0136]
如上所述，至少通過了氣體冷卻塔21、過濾式集塵器22和水洗滌器23的合成氣體，作為精制合成氣體g2被供給到有機(jī)物質(zhì)生成部30。有機(jī)物質(zhì)生成部30使精制合成氣體g2與微生物催化劑接觸而生成有機(jī)物質(zhì)。微生物催化劑優(yōu)選使用氣化性微生物。
[0137]
有機(jī)物質(zhì)生成部30具備填充有包含水和微生物催化劑的培養(yǎng)液的發(fā)酵槽(反應(yīng)器)。向發(fā)酵槽的內(nèi)部供給精制合成氣體g2，精制合成氣體g2在發(fā)酵槽內(nèi)部轉(zhuǎn)換為有機(jī)物質(zhì)。有機(jī)物質(zhì)優(yōu)選包含乙醇。
[0138]
發(fā)酵槽優(yōu)選設(shè)為連續(xù)發(fā)酵裝置，可以是攪拌型、氣升型、氣泡塔型、循環(huán)型、開放型、光電生物型中的任一種。
[0139]
可以向發(fā)酵槽中連續(xù)地供給精制合成氣體g2和培養(yǎng)液，但不需要同時供給精制合成氣體g2和培養(yǎng)液，可以向預(yù)先供給了培養(yǎng)液的發(fā)酵槽中供給精制合成氣體g2。合成氣體g2通常經(jīng)由分布器等被吹入發(fā)酵槽。
[0140]
在培養(yǎng)微生物催化劑時使用的培養(yǎng)基，只要是與菌類相應(yīng)的適當(dāng)?shù)慕M成就沒有特別限定，是含有作為主成分的水和溶解或分散于該水中的營養(yǎng)成分(例如維生素、磷酸等)的液體。
[0141]
在有機(jī)物質(zhì)生成部30中，通過微生物催化劑的微生物發(fā)酵而生成有機(jī)物質(zhì)，得到含有有機(jī)物質(zhì)的液體。
[0142]
發(fā)酵槽的溫度優(yōu)選控制為40℃以下。通過控制為40℃以下，不會使發(fā)酵槽中的微生物催化劑滅活，通過精制合成氣體g2與微生物催化劑接觸可有效地生成乙醇等有機(jī)物質(zhì)。
[0143]
發(fā)酵槽的溫度更優(yōu)選為38℃以下，另外，為了提高催化劑活性，優(yōu)選為10℃以上，更優(yōu)選為20℃以上，進(jìn)一步優(yōu)選為30℃以上。
[0144]
(分離裝置)
[0145]
有機(jī)物質(zhì)制造裝置10具備用于從含有有機(jī)物質(zhì)的液體中至少分離出水的分離裝置31。作為分離裝置31，可舉出固液分離裝置、蒸餾裝置、分離膜等，優(yōu)選將固液分離裝置與蒸餾裝置組合使用。以下，對將固液分離裝置與蒸餾裝置組合而進(jìn)行的分離工序進(jìn)行具體說明。
[0146]
在有機(jī)物質(zhì)生成部30中得到的含有有機(jī)物質(zhì)的液體，可以在固液分離裝置中分離成以微生物為主的固體成分和包含有機(jī)物質(zhì)的液體成分。在有機(jī)物質(zhì)生成部30中得到的含有有機(jī)物質(zhì)的液體，除了作為目標(biāo)物的有機(jī)物質(zhì)以外，還包含發(fā)酵槽中所含的微生物或其遺骸等作為固體成分，因此為了將它們除去而進(jìn)行固液分離。作為固液分離裝置，有過濾器、離心分離機(jī)、利用溶液沉淀法的裝置等。另外，固液分離裝置可以是從含有有機(jī)物質(zhì)的液體中使包含有機(jī)物質(zhì)的液體成分蒸發(fā)，使其與固體成分分離的裝置(例如加熱干燥裝
置)。此時，可以使包含作為目標(biāo)物的有機(jī)物質(zhì)的液體成分全部蒸發(fā)，也可以以使作為目標(biāo)的有機(jī)物質(zhì)優(yōu)先蒸發(fā)的方式使液體成分部分蒸發(fā)。
[0147]
通過固液分離而分離了的液體成分，在蒸餾裝置中進(jìn)行用于進(jìn)一步將作為目標(biāo)物的有機(jī)物質(zhì)分離出的蒸餾。通過利用蒸餾進(jìn)行的分離，能夠以簡單的操作大量且高純度地精制有機(jī)物質(zhì)。
[0148]
在進(jìn)行蒸餾的情況下，可以使用蒸餾塔等公知的蒸餾裝置。另外，在蒸餾中例如可以以下述方式進(jìn)行操作：即、使餾出液以高純度包含作為目標(biāo)物的有機(jī)物質(zhì)(例如乙醇)，而灌裝液(即、蒸餾殘渣)包含水作為主成分(例如70質(zhì)量％以上，優(yōu)選為90質(zhì)量％以上)。通過這樣操作，能夠?qū)⒆鳛槟繕?biāo)物的有機(jī)物質(zhì)與水大致分離。
[0149]
對于有機(jī)物質(zhì)(例如乙醇)的蒸餾時的蒸餾器內(nèi)的溫度沒有特別限定，優(yōu)選為100℃以下，更優(yōu)選為70～95℃左右。通過將蒸餾裝置內(nèi)的溫度設(shè)定為所述范圍，能夠切實地進(jìn)行所需的有機(jī)物質(zhì)與水等其他成分的分離。
[0150]
有機(jī)物質(zhì)的蒸餾時的蒸餾裝置內(nèi)的壓力可以為常壓，優(yōu)選低于大氣壓，更優(yōu)選為60～150kpa(表壓)左右。通過將蒸餾裝置內(nèi)的壓力設(shè)定為所述范圍，能夠提高有機(jī)物質(zhì)的分離效率，提高有機(jī)物質(zhì)的產(chǎn)率。
[0151]
在分離裝置31中分離的水優(yōu)選進(jìn)行再利用，更優(yōu)選被供給到氣體冷卻塔21，在氣體冷卻塔21中用于水噴霧。這樣，如果將水再利用，不用將有機(jī)物質(zhì)生成部30中不需要的水進(jìn)行排水，從環(huán)境保護(hù)的觀點和經(jīng)濟(jì)性的觀點出發(fā)優(yōu)選。另外，有機(jī)物質(zhì)制造裝置10可以具有與分離裝置31和氣體冷卻塔21連接、將分離裝置31中得到的水供給到氣體冷卻塔21的供給路徑32。對于供給路徑32沒有特別限定，可以由配管等構(gòu)成。另外，在分離裝置31中分離的水可以進(jìn)一步精制而提高純度，再向氣體冷卻塔21供給。
[0152]
如以上說明的那樣，根據(jù)第1實施方式，通過利用氣體冷卻塔21的水噴霧將合成氣體g1冷卻，能夠無需進(jìn)行氮?dú)?、空氣的吹入而將合成氣體g1冷卻。因此，不需要改變合成氣體g1的組成就能夠使合成氣體g1的溫度降低，能夠不使微生物催化劑滅活地合成有機(jī)物質(zhì)。另外，由于在合成氣體g1的溫度降低后使合成氣體g1通過過濾式集塵器22，因此能夠在不伴有過濾式集塵器22的破損、性能降低等的狀態(tài)下精制合成氣體g1。另外，通過使用水冷卻，能夠在不使用較多能量的狀態(tài)下將合成氣體g1冷卻。
[0153]
因此，能夠使能量等的使用成為最小限度，并且不會在后段的各裝置中發(fā)生堵塞等，從而以高的轉(zhuǎn)換效率合成有機(jī)物質(zhì)。
[0154]
另外，使通過了過濾式集塵器22之后的合成氣體g1在水洗滌器23中通過，由此能夠在水洗滌器23中將合成氣體g1清洗并冷卻，并且除去在氣體冷卻塔21中混入合成氣體g1的水。這樣，將水洗滌器23設(shè)置在過濾式集塵器22的后段時，由于水洗滌器23發(fā)揮各種功能，因此能夠使裝置簡化，并且以高的轉(zhuǎn)換效率合成有機(jī)物質(zhì)。
[0155]
再者，在以上的第1實施方式中，示出了設(shè)置水洗滌器的結(jié)構(gòu)，但也可以省略水洗滌器。在省略水洗滌器的情況下，至少通過了氣體冷卻塔21和過濾式集塵器22的合成氣體g1在有機(jī)物質(zhì)生成部30中與微生物催化劑接觸而轉(zhuǎn)換為有機(jī)物質(zhì)。在本實施方式中從過濾式集塵器22排出的合成氣體g1典型地溫度較高(例如100℃以上)，在省略水洗滌器的情況下，可以在過濾式集塵器22的后段設(shè)置除了水洗滌器23以外的冷卻裝置，使從過濾式集塵器22排出的合成氣體g1由除了水洗滌器以外的冷卻裝置冷卻。
[0156]
另外，在省略水洗滌器的情況下，在過濾式集塵器的后段，除了冷卻裝置以外，可以設(shè)置選自上述后段處理裝置中的一種以上處理裝置，使從過濾式集塵器排出的合成氣體g1適當(dāng)?shù)赜珊蠖翁幚硌b置處理。
[0157]
另外，在不需要對通過有機(jī)物質(zhì)生成部30制造出的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行精制的情況、或不需要從含有有機(jī)物質(zhì)的液體中分離水的情況等，可以省略分離裝置31。
[0158]
在本實施方式中，通過氣化裝置11和處理單元20制造精制合成氣體g2。因此，本實施方式也提供具備氣化裝置11和處理單元20的精制合成氣體制造裝置以及制造精制合成氣體的方法。
[0159]
如上所述，精制合成氣體制造裝置中的處理單元20至少具備氣體冷卻塔21和過濾式集塵器22，優(yōu)選還具備水洗滌器23。另外，處理單元20中除了這些以外還可以適當(dāng)具有后段處理裝置、熱轉(zhuǎn)換器等。關(guān)于它們的詳細(xì)情況如上所述，因此省略其說明。
[0160]
另外，在以上說明的第1實施方式中，示出了設(shè)置有機(jī)物質(zhì)生成部30、生成有機(jī)物質(zhì)的方式，但也可以省略有機(jī)物質(zhì)生成部30。在省略有機(jī)物質(zhì)生成部30的方式中，由氣化裝置11和處理單元20生成的精制合成氣體g2例如可以用于有機(jī)物質(zhì)生成以外的用途，也可以用于移送至其它場所而轉(zhuǎn)換為有機(jī)物質(zhì)的用途。
[0161]
另外，在上述第1實施方式中，對于在氣化裝置11中由廢棄物得到合成氣體g1的方式進(jìn)行了說明，但也可以在氣化裝置11中由廢棄物以外的物質(zhì)生成合成氣體g1。例如，可以由天然氣、煤炭、重質(zhì)油、石油廢氣、油頁巖等化石資源或廢棄物以外的生物質(zhì)等生成合成氣體g1。另外，合成氣體可以是鋼鐵制造工藝等各種制造工藝中的副產(chǎn)品氣體，例如氣化裝置11也可以構(gòu)成鋼鐵制造設(shè)備等。
[0162]
附圖標(biāo)記說明
[0163]
10 有機(jī)物質(zhì)制造裝置
[0164]
11 氣化裝置
[0165]
12 氣化爐
[0166]
13 改性爐
[0167]
21 氣體冷卻塔
[0168]
22 過濾式集塵器
[0169]
23 水洗滌器
[0170]
24 水噴霧口
[0171]
25 噴嘴
[0172]
26 貯存部
[0173]
27 導(dǎo)入通路
[0174]
28 供給通路
[0175]
29 排出通路
[0176]
30 有機(jī)物質(zhì)生成部
[0177]
31 分離裝置
[0178]
g1 合成氣體
[0179]
g2 精制合成氣體