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JP7580951B2 - Organic substance manufacturing method and organic substance manufacturing apparatus - Google Patents

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JP7580951B2 JP2020108504A JP2020108504A JP7580951B2 JP 7580951 B2 JP7580951 B2 JP 7580951B2 JP 2020108504 A JP2020108504 A JP 2020108504A JP 2020108504 A JP2020108504 A JP 2020108504A JP 7580951 B2 JP7580951 B2 JP 7580951B2
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Description

本発明は、合成ガスを原料として有機物質を製造する有機物質の製造方法、及び合成ガスを原料として有機物質を製造する有機物質製造装置に関する。 The present invention relates to a method for producing an organic substance using a synthesis gas as a raw material, and an organic substance production apparatus for producing an organic substance using a synthesis gas as a raw material.

産業廃棄物、一般廃棄物などの各種廃棄物は、特許文献1に記載されるように、ガス化炉において熱分解によりガスを生成した後、改質炉で生成されたガスを改質して合成ガスを得る技術が広く知られている。得られた合成ガスは、ボイラーなどにより熱回収された後、発電などに利用されることが多い。
特許文献1に記載されるガス化処理システムでは、ガス化炉として、流動層ガス化炉を使用するとともに、炉内に導入する二酸化炭素、酸素、及び水蒸気の導入量をそれぞれ制御するCO導入量制御手段、O量制御手段、及びHO導入量制御手段が設けられている。このような構成により、特許文献1では、二酸化炭素、酸素、及び水蒸気それぞれの導入量が独立に制御されることで、水蒸気量、酸素量の適正化、及び最適な流動化が可能となり、高効率でガス化が実現できると記載されている。
As described in Patent Literature 1, a widely known technology is to generate gas from various types of waste, such as industrial waste and general waste, by pyrolysis in a gasification furnace, and then to obtain synthesis gas by reforming the generated gas in a reforming furnace. The obtained synthesis gas is often used for power generation or the like after heat recovery in a boiler or the like.
In the gasification treatment system described in Patent Document 1, a fluidized bed gasifier is used as the gasifier, and a CO2 introduction amount control means, an O2 amount control means, and an H2O introduction amount control means are provided, which respectively control the amounts of carbon dioxide, oxygen, and water vapor introduced into the furnace. Patent Document 1 describes that with this configuration, the amounts of carbon dioxide, oxygen, and water vapor introduced are independently controlled, making it possible to optimize the amounts of water vapor and oxygen and to achieve optimal fluidization, thereby achieving highly efficient gasification.

また、近年、合成ガスが化学合成原料に利用されることも試みられており、例えば、合成ガスを微生物触媒が充填された反応器に供給して、反応器において、合成ガスがエタノールなどの有機物質に変換することが試みられている(例えば、特許文献2参照)。 In recent years, there have also been attempts to use synthesis gas as a raw material for chemical synthesis. For example, synthesis gas is supplied to a reactor filled with a microbial catalyst, and in the reactor, the synthesis gas is converted into organic substances such as ethanol (see, for example, Patent Document 2).

特許第4662338号公報Patent No. 4662338 特許2019-167424号公報Patent No. 2019-167424

ところで廃棄物は、各所からゴミ処分場などに集められ、一旦廃棄物ピットなどの貯留部に貯められた後にガス化炉などに投入される。この際、貯留部に貯められた廃棄物は、成分や水分量のバラつきが多く、クレーンなどにより混ぜ合わせた上でガス化炉に投入されることが一般的である。 Waste is collected from various locations at landfill sites and other locations, and is first stored in a waste pit or other storage area before being dumped into a gasifier. At this time, the waste stored in the storage area varies widely in composition and moisture content, so it is common for the waste to be mixed using a crane or other device before being dumped into the gasifier.

しかし、廃棄物は、クレーンなどにより混ぜ合わせを行っても、バラつきが依然多く、そのため、廃棄物を給塵機などにより等量ずつガス化炉に投入しても、単位時間当たりに得られる合成ガスの生成量にも、大きなバラつきが生じることがある。例えば、ゴミ処分場には、多種多様な廃棄物が受け入れられ、異なる種類の廃棄物がガス化炉に順次投入されることが一般的であり、この際、廃棄物の種類が変わると、単位時間当たりに得られる合成ガスの生成量が大きく変動することがある。 However, even if waste is mixed using a crane or other device, there is still a lot of variation, and as a result, even if equal amounts of waste are fed into a gasifier using a dust feeder or other device, there can be large variations in the amount of synthesis gas produced per unit time. For example, a wide variety of waste is accepted at a landfill site, and it is common for different types of waste to be fed into a gasifier in sequence. In this case, if the type of waste changes, the amount of synthesis gas produced per unit time can vary greatly.

合成ガスを例えば発電に利用する場合には、生成量にバラつきがあっても、電力量はその生成量に応じてバラつくものの、生成された合成ガスは概ね利用でき、効率的な発電を実現できる。一方で、合成ガスを原料として、微生物触媒によりエタノールなどの有機物質を生成する場合、合成ガスの生成量のバラつきにより、反応器への合成ガスの供給量が不足すると、微生物触媒が死滅するおそれがあり、安定的な有機物質の生成が困難になる。一方で、合成ガスの生成量のバラつきを考慮して、反応器における微生物触媒の量を抑制すると、十分な量の有機物質が製造できず、さらには、合成ガスの廃棄量が多くなることで、効率的な生産が難しくなる。 When using synthetic gas for power generation, for example, even if there is variation in the amount of production, the amount of electricity varies depending on the amount of production, but the generated synthetic gas can generally be used and efficient power generation can be achieved. On the other hand, when using synthetic gas as a raw material to produce organic substances such as ethanol using a microbial catalyst, if the supply of synthetic gas to the reactor is insufficient due to variation in the amount of synthetic gas produced, the microbial catalyst may die, making it difficult to produce stable organic substances. On the other hand, if the amount of microbial catalyst in the reactor is restricted to take into account the variation in the amount of synthetic gas produced, a sufficient amount of organic substances cannot be produced, and furthermore, the amount of synthetic gas wasted increases, making efficient production difficult.

また、特許文献1では、合成ガスを効率的に生成できることが示されるが、廃棄物のバラつきに基づく合成ガスの生成量のバラつきは十分に抑制できない。したがって、特許文献1の構成を、微生物触媒などの触媒により有機物質を生成する生産設備にそのまま適用しても、有機物質を効率的かつ安定的に生成することは難しい。 In addition, although Patent Document 1 shows that synthesis gas can be efficiently produced, it is not possible to sufficiently suppress the variation in the amount of synthesis gas produced due to the variation in waste. Therefore, even if the configuration of Patent Document 1 is directly applied to production equipment that produces organic substances using a catalyst such as a microbial catalyst, it is difficult to produce organic substances efficiently and stably.

そこで、本発明は、廃棄物由来の合成ガスから、微生物触媒などの触媒によりエタノールなどの有機物質を、効率的かつ安定的に生成することができる有機物質の製造方法、及び有機物質製造装置を提供することを課題とする。 The present invention aims to provide a method and apparatus for producing organic substances that can efficiently and stably produce organic substances such as ethanol from waste-derived synthesis gas using a catalyst such as a microbial catalyst.

本発明の要旨は、以下の[1]~[13]の通りである。
[1]廃棄物をガス化装置においてガス化して合成ガスを生成する工程と、
前記合成ガスを、供給経路を介して有機物質生成部に供給し、前記有機物質生成部において触媒に接触させて有機物質を生成する工程と、
前記供給経路を流れる前記合成ガスのガス量を検出する工程と、
前記検出されたガス量に応じて、前記有機物質生成部に供給される前記合成ガスのガス量を制御する工程と
を備える有機物質製造方法。
[2]前記検出されたガス量に応じて、前記ガス化装置に供給される前記廃棄物の量を変えることで、前記有機物質生成部に供給される前記合成ガスのガス量を制御する、上記[1]に記載の有機物質製造方法。
[3]前記供給経路には、前記合成ガスを前記ガス化装置に戻す戻り経路が接続されており、
前記検出されたガス量が基準値より多ければ、前記供給経路に流れる前記合成ガスの一部を前記戻り経路を介して前記ガス化装置に戻すことで、前記有機物質生成部に供給される前記合成ガスのガス量を制御する、上記[1]又は[2]に記載の有機物質製造方法。
[4]前記触媒が微生物触媒である上記[1]~[3]のいずれか1項に記載の有機物質製造方法。
[5]前記有機物質がエタノールを含む上記[1]~[4]のいずれか1項に記載の有機物質製造方法。
[6]乾燥機で乾燥された廃棄物をガス化装置に供給する上記[1]~[5]のいずれか1項に記載の有機物質製造方法。
[7]廃棄物をガス化して合成ガスを生成するガス化装置と、
前記合成ガスを、触媒に接触させて有機物質を生成する有機物質生成部と、
前記ガス化装置で生成した合成ガスを有機物質生成部に供給する供給経路と、
前記供給経路を流れる前記合成ガスのガス量を検出するガス量検出器とを備え、
前記ガス量検出器で検出されたガス量に応じて、前記有機物質生成部に供給される前記合成ガスのガス量を制御する、有機物質製造装置。
[8]前記ガス化装置に廃棄物を供給する廃棄物供給手段を備え、
前記廃棄物供給手段が、前記ガス量検出器で検出されたガス量に応じて、前記ガス化装置に供給される前記廃棄物の量を変えることで、前記有機物質生成部に供給される前記合成ガスのガス量を制御する、上記[7]に記載の有機物質製造装置。
[9]前記供給経路に接続され、かつ前記供給経路に流れる前記合成ガスを前記ガス化装置に戻す戻り経路を備える上記[7]又は[8]に記載の有機物質製造装置。
[10]前記検出されたガス量が基準値より多ければ、前記供給経路に流れる前記合成ガスの一部を前記戻り経路を介して前記ガス化装置に戻すことで、前記有機物質生成部に供給される前記合成ガスのガス量を制御する、上記[9]に記載の有機物質製造装置。
[11]前記触媒が微生物触媒である上記[7]~[10]のいずれか1項に記載の有機物質製造装置。
[12]前記有機物質がエタノールを含む上記[7]~[11]のいずれか1項に記載の有機物質製造装置。
[13]廃棄物を乾燥させる乾燥機と、
前記乾燥機で乾燥された廃棄物を前記ガス化装置に供給する廃棄物供給手段と
を備える上記[7]~[12]のいずれか1項に記載の有機物質製造装置。
The gist of the present invention is as follows [1] to [13].
[1] A process for gasifying waste in a gasifier to produce synthesis gas;
supplying the synthesis gas to an organic substance production section via a supply path and contacting the synthesis gas with a catalyst in the organic substance production section to produce an organic substance;
Detecting the amount of the synthesis gas flowing through the supply line;
and controlling the amount of the synthesis gas supplied to the organic substance production unit in accordance with the detected amount of gas.
[2] The organic substance production method described in [1] above, wherein the amount of the synthesis gas supplied to the organic substance production section is controlled by changing the amount of the waste supplied to the gasification apparatus in accordance with the detected amount of gas.
[3] A return path is connected to the supply path for returning the synthesis gas to the gasification apparatus,
The organic substance production method described in [1] or [2] above, wherein if the detected gas amount is greater than a reference value, a portion of the synthesis gas flowing through the supply path is returned to the gasification device via the return path, thereby controlling the amount of the synthesis gas supplied to the organic substance production unit.
[4] The method for producing an organic substance according to any one of the above [1] to [3], wherein the catalyst is a microbial catalyst.
[5] The method for producing an organic substance according to any one of the above [1] to [4], wherein the organic substance contains ethanol.
[6] The method for producing an organic substance according to any one of the above [1] to [5], wherein the waste material dried in a dryer is supplied to a gasification apparatus.
[7] A gasification device for gasifying waste to produce synthesis gas;
an organic substance generating section for generating an organic substance by contacting the synthesis gas with a catalyst;
A supply path for supplying the synthesis gas generated in the gasification apparatus to an organic matter generation section;
a gas amount detector for detecting the amount of the synthesis gas flowing through the supply path,
an organic substance producing apparatus for controlling the amount of the synthesis gas supplied to the organic substance producing section in accordance with the amount of gas detected by the gas amount detector;
[8] A waste material supplying means for supplying waste material to the gasification apparatus,
The organic substance production apparatus described in [7] above, wherein the waste supply means controls the amount of the synthesis gas supplied to the organic substance production unit by changing the amount of the waste supplied to the gasification device in accordance with the amount of gas detected by the gas amount detector.
[9] The organic substance production apparatus according to the above [7] or [8], further comprising a return path connected to the supply path and returning the synthesis gas flowing through the supply path to the gasification apparatus.
[10] The organic substance manufacturing apparatus described in [9] above, wherein if the detected gas amount is greater than a reference value, a portion of the synthesis gas flowing through the supply path is returned to the gasification apparatus via the return path, thereby controlling the amount of the synthesis gas supplied to the organic substance generation unit.
[11] The organic substance producing apparatus according to any one of [7] to [10] above, wherein the catalyst is a microbial catalyst.
[12] The organic substance producing apparatus according to any one of [7] to [11] above, wherein the organic substance contains ethanol.
[13] A dryer for drying waste;
and a waste supply means for supplying the waste dried in the dryer to the gasification apparatus.

本発明によれば、廃棄物由来の合成ガスから、微生物触媒などの触媒によりエタノールなどの有機物質を、効率的かつ安定的に生成することができる有機物質の製造方法、及び有機物質製造装置を提供できる。 The present invention provides a method and apparatus for producing organic substances that can efficiently and stably produce organic substances such as ethanol from waste-derived synthesis gas using a catalyst such as a microbial catalyst.

本発明の第1の実施形態に係る有機物質製造装置の全体構成を示す模式図である。1 is a schematic diagram showing an overall configuration of an organic substance producing apparatus according to a first embodiment of the present invention; 本発明の第2の実施形態に係る有機物質製造装置の全体構成を示す模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram showing the overall configuration of an organic substance producing apparatus according to a second embodiment of the present invention.

<第1の実施形態>
次に、本発明について図面を参照しつつ実施形態を用いて説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る有機物質製造装置を示す。以下、図1を参照しつつ、第1の実施形態に係る有機物質製造装置、及び有機物質の製造方法について詳細に説明する。
First Embodiment
Next, the present invention will be described using embodiments with reference to the drawings.
1 shows an organic substance producing apparatus according to a first embodiment of the present invention. Hereinafter, the organic substance producing apparatus and the organic substance producing method according to the first embodiment will be described in detail with reference to FIG.

図1に示すように、有機物質製造装置10は、ガス化装置14、有機物質生成部17、ガス量検出器20、及び供給経路25を備える。また、有機物質製造装置10は、貯留部11、乾燥機13、ガス化装置14に廃棄物を供給する廃棄物供給手段としての給塵機23、後段処理装置18などを備えるとよい。 As shown in FIG. 1, the organic substance production apparatus 10 includes a gasification device 14, an organic substance generation section 17, a gas amount detector 20, and a supply path 25. The organic substance production apparatus 10 may also include a storage section 11, a dryer 13, a dust feeder 23 as a waste material supply means for supplying waste material to the gasification device 14, and a downstream processing device 18.

有機物質製造装置10では、ガス化装置14において廃棄物G0をガス化して合成ガスG1を生成する。生成された合成ガスG1は、供給経路25を介して有機物質生成部17に供給される。有機物質生成部17では、合成ガスG1を触媒に接触させて有機物質を生成する。また、供給経路25に流れる合成ガスG1のガス量がガス量検出器20によって検出され、その検出されたガス量に応じて、供給経路25に流され、次いで、有機物質生成部17に供給される合成ガスG1のガス量が調整される。
本実施形態では、以上の構成により、有機物質生成部17に供給される合成ガスG1の量が安定するので、微生物触媒によりエタノールなどの有機物質を効率的かつ安定的に生成することができる。
In the organic substance production apparatus 10, the waste G0 is gasified in the gasification device 14 to generate a synthesis gas G1. The generated synthesis gas G1 is supplied to the organic substance production section 17 via a supply path 25. In the organic substance production section 17, the synthesis gas G1 is brought into contact with a catalyst to generate an organic substance. In addition, the amount of the synthesis gas G1 flowing through the supply path 25 is detected by a gas amount detector 20, and the amount of the synthesis gas G1 that is caused to flow through the supply path 25 and then supplied to the organic substance production section 17 is adjusted according to the detected gas amount.
In this embodiment, the amount of synthesis gas G1 supplied to the organic substance production section 17 is stabilized by the above-described configuration, so that organic substances such as ethanol can be produced efficiently and stably by the microbial catalyst.

以下、本実施形態に係る有機物質製造装置10を構成する各構成要素を説明することで、本実施形態に係る有機物質製造装置及び有機物質製造方法について説明する。 Below, we will explain the organic substance production apparatus and organic substance production method according to this embodiment by explaining each component that makes up the organic substance production apparatus 10 according to this embodiment.

(貯留部)
貯留部11は、廃棄物G0を受け入れて貯留する装置であり、例えば廃棄物ピットである。廃棄物G0としては、産業固形廃棄物などの産業廃棄物でもよいし、都市固形廃棄物(MSW)などの一般廃棄物でもよく、プラスチック廃棄物、生ゴミ、廃棄タイヤ、バイオマス廃棄物、食料廃棄物、建築資材、木材、木質チップ、繊維、紙類等の可燃性物質が挙げられる。これらのなかでは、都市固形廃棄物(MSW)が好ましい。廃棄物G0は、一般的に一定量の水分が含まれ、例えば都市固形廃棄物(MSW)などの一般廃棄物においては、20~60質量%程度の水分、より典型的には30~50質量%程度の水分が含まれる。
(Storage section)
The storage unit 11 is a device for receiving and storing the waste G0, and is, for example, a waste pit. The waste G0 may be industrial waste such as industrial solid waste, or general waste such as municipal solid waste (MSW), and may include combustible materials such as plastic waste, food waste, discarded tires, biomass waste, food waste, building materials, wood, wood chips, fibers, and paper. Among these, municipal solid waste (MSW) is preferred. The waste G0 generally contains a certain amount of moisture, and for example, general waste such as municipal solid waste (MSW) contains about 20 to 60% by mass of moisture, more typically about 30 to 50% by mass of moisture.

貯留部11は、例えば貯留部11に隣接するように設けられたプラットフォーム12から廃棄物G0を受け入れる。プラットフォーム12には、例えばゴミ収集車が停車され、ゴミ収集車から廃棄物G0が貯留部11に投入されるとよいが、廃棄物G0の投入方法は特に限定されない。 The storage unit 11 receives the waste G0, for example, from a platform 12 provided adjacent to the storage unit 11. For example, a garbage truck may be parked on the platform 12, and the waste G0 may be dumped from the garbage truck into the storage unit 11, but the method of dumping the waste G0 is not particularly limited.

貯留部11の上方には、廃棄物供給手段としてのクレーン22が設けられる。クレーン22は、例えば水平方向及び鉛直方向に移動可能であり、かつ廃棄物G0を把持し、また把持した廃棄物G0を離すことも可能である。これにより、クレーン22は、貯留部11に貯留された廃棄物G0を乾燥機13に供給することができる。
また、クレーン22は、貯留部11に貯留された廃棄物G0を貯留部11において移動させ、あるいは、廃棄物G0の把持と、把持した廃棄物G0を離すことを繰り返すことで、貯留部11内部の廃棄物G0を混合させることも可能である。貯留部11において廃棄物G0を混合させることで、廃棄物G0の成分及び水分量のばらつきを抑えやすくなる。
なお、貯留部11における廃棄物G0の混合は、撹拌翼などのクレーン22以外の混合手段により行ってもよい。
A crane 22 serving as waste material supply means is provided above the storage section 11. The crane 22 is capable of moving, for example, in the horizontal and vertical directions, and is also capable of gripping the waste material G0 and releasing the gripped waste material G0. This allows the crane 22 to supply the waste material G0 stored in the storage section 11 to the dryer 13.
The crane 22 can also move the waste G0 stored in the storage unit 11 within the storage unit 11, or repeatedly grip the waste G0 and release the gripped waste G0, thereby mixing the waste G0 inside the storage unit 11. Mixing the waste G0 in the storage unit 11 makes it easier to suppress variations in the components and moisture content of the waste G0.
The waste G0 in the storage section 11 may be mixed by a mixing means other than the crane 22, such as a mixing blade.

ただし、貯留部11に貯められた廃棄物G0を乾燥機13に供給する廃棄物供給手段としては、クレーン22が示されるが、クレーン22以外の装置が使用されてもよく、例えばベルトコンベヤ、給塵機、ホッパーなど電気や空気、窒素などのガス、また蒸気を動力とした搬送装置が使用されてもよい。もちろん、廃棄物G0を乾燥機13に供給する廃棄物供給手段は、クレーンとクレーン以外の搬送装置との組み合わせであってもよいし、クレーン以外の搬送装置の2以上の組み合わせてであってもよい。 Although a crane 22 is shown as the waste supply means for supplying the waste G0 stored in the storage section 11 to the dryer 13, devices other than the crane 22 may be used, for example, a belt conveyor, a dust feeder, a hopper, or other transport device powered by electricity, air, a gas such as nitrogen, or steam. Of course, the waste supply means for supplying the waste G0 to the dryer 13 may be a combination of a crane and a transport device other than a crane, or a combination of two or more transport devices other than a crane.

(乾燥機)
乾燥機13は、貯留部11より供給された廃棄物G0を乾燥する。乾燥機13の方式は、特に限定されないが、バッチ乾燥機でもよいし、移動式乾燥機でもよい。
移動式乾燥機は、投入口から排出口に向けて廃棄物G0を移動させつつ、廃棄物G0を連続的に乾燥させる装置である。なお、図1においては、乾燥機13として代表的に移動式乾燥機を示すが、特に限定されない。
移動式乾燥機としては、例えばロータリー式乾燥機、ベルトコンベヤ式乾燥機などが挙げられる。ロータリー式乾燥機は、円筒状の回転シェルを回転させることで、シェル内部に投入された廃棄物G0を、移動させながら乾燥する。また、ベルトコンベヤ式乾燥機は、ベルトコンベヤで搬送させながら乾燥機内部で廃棄物G0を乾燥する。
バッチ式乾燥機は、バッチごとに廃棄物G0を乾燥させる装置であり、投入された廃棄物G0を乾燥機内部で一定時間加熱し、その後、廃棄物G0を取り出すことで廃棄物G0を乾燥させる装置である。
(Dryer)
The dryer 13 dries the waste G0 supplied from the storage unit 11. The type of the dryer 13 is not particularly limited, but may be a batch dryer or a mobile dryer.
The mobile dryer is a device that continuously dries the waste G0 while moving the waste G0 from an inlet to an outlet. In addition, in FIG. 1, a mobile dryer is shown as a representative example of the dryer 13, but is not particularly limited.
Examples of the mobile dryer include a rotary dryer and a belt conveyor dryer. A rotary dryer rotates a cylindrical rotating shell to move and dry the waste G0 placed inside the shell. A belt conveyor dryer dries the waste G0 inside the dryer while transporting it on a belt conveyor.
A batch dryer is a device that dries waste G0 in batches. The waste G0 is input and heated inside the dryer for a certain period of time, and then the waste G0 is removed, thereby drying the waste G0.

乾燥機13の乾燥方式は、特に限定されず、乾燥機内部に熱風を通風させることで廃棄物G0を乾燥させる直接乾燥方式でもよいし、廃棄物G0が接触する装置内面(例えば、ロータリー式乾燥機では回転シェルの内面)を加熱して伝熱により加熱する間接乾燥方式のいずれでもよいし、他の方式でもよい。間接乾燥方式では、装置内面が、装置内部に設けた伝熱管を通過する熱媒体により加熱されるとよい。熱媒体としては、スチームなどが挙げられるが、特に限定されない。
廃棄物G0を乾燥する際の乾燥機13内部の温度(乾燥温度)は、廃棄物G0の乾燥後の水分量が後述する所定の範囲内となるように設定すればよいが、例えば50~400℃、好ましくは100~300℃であり、また、上記乾燥温度にて例えば1~10分間、好ましくは2~8分間、廃棄物Gを乾燥するとよい。
The drying method of the dryer 13 is not particularly limited, and may be either a direct drying method in which the waste G0 is dried by blowing hot air inside the dryer, or an indirect drying method in which the inner surface of the device that comes into contact with the waste G0 (for example, the inner surface of the rotating shell in a rotary dryer) is heated by heat transfer, or another method. In the indirect drying method, the inner surface of the device may be heated by a heat medium passing through a heat transfer tube provided inside the device. Examples of the heat medium include steam, but are not particularly limited.
The temperature (drying temperature) inside the dryer 13 when drying the waste G0 may be set so that the moisture content of the waste G0 after drying falls within a predetermined range described below, for example, 50 to 400°C, preferably 100 to 300°C, and the waste G may be dried at the above drying temperature for, for example, 1 to 10 minutes, preferably 2 to 8 minutes.

廃棄物G0、特に都市固形廃棄物(MSW)などの一般廃棄物は、一般的に水分のバラつきが多いので、乾燥機13により乾燥することで、水分のばらつきを抑制できる。水分のばらつきを抑制することで、ガス化装置14において単位時間当たりに生成される合成ガスG1の量や、合成ガスG1における一酸化炭素及び水素の含有率を安定させやすくなる。そのため、後述する有機物質生成部17において、より一層安定的かつ効率的に有機物質を生成しやすくなる。また、有機物質生成部17に供給される合成ガスG0のガス量の制御量が少なく済むのでより実用的になる。 Waste G0, particularly general waste such as municipal solid waste (MSW), generally has a high degree of variation in moisture content, so by drying using the dryer 13, the variation in moisture content can be suppressed. Suppressing the variation in moisture content makes it easier to stabilize the amount of synthesis gas G1 generated per unit time in the gasification device 14 and the carbon monoxide and hydrogen contents in the synthesis gas G1. This makes it easier to generate organic substances more stably and efficiently in the organic matter generation unit 17 described below. In addition, the amount of gas volume of synthesis gas G0 supplied to the organic matter generation unit 17 requires less control, making it more practical.

廃棄物G0は、乾燥機13において、水分量が例えば30質量%以下となるように乾燥するとよい。上記水分量を30質量%以下とすることで、乾燥後の廃棄物G0の水分量のバラつきを一定範囲内に抑えやすくなり、ガス化装置14において単位時間当たりに生成される合成ガスG1の量や、合成ガスG1における一酸化炭素及び水素の含有率をより安定させやすくなる。
また、乾燥機13において、廃棄物G0は、例えば水分量が5質量%以上となるように乾燥されることが好ましい。乾燥機13は、一般的に廃棄物G0の水分量を一定量以下にすることが難しいので、5質量%以上とすることで、廃棄物G0を効率的に乾燥できる。また、乾燥機13の乾燥能力を必要以上に高くする必要がなくなり、水分蒸発のためのエネルギー消費も抑えることができる。
これら観点から、上記水分量は、好ましくは25質量%以下、より好ましくは20質量%以下であり、さらに好ましくは15質量%以下であり、また、10質量%以上がより好ましい。なお、廃棄物G0の水分量を上記範囲内にするには、廃棄物G0の種類を考慮したうえで、乾燥機の乾燥条件を適宜調整するとよい。
乾燥機で乾燥された廃棄物G0は、上記のとおりに水分量に調整された状態で、後述する給塵機23(廃棄物供給手段)によりガス化装置14に供給されるとよい。
The waste G0 may be dried in the dryer 13 so that the moisture content is, for example, 30% by mass or less. By setting the moisture content to 30% by mass or less, it becomes easier to suppress the variation in the moisture content of the dried waste G0 within a certain range, and it becomes easier to stabilize the amount of synthesis gas G1 generated per unit time in the gasification device 14 and the content rates of carbon monoxide and hydrogen in the synthesis gas G1.
Moreover, in the dryer 13, the waste G0 is preferably dried so that the moisture content is, for example, 5% by mass or more. Since it is generally difficult for the dryer 13 to reduce the moisture content of the waste G0 to a certain amount or less, the waste G0 can be efficiently dried by setting the moisture content to 5% by mass or more. In addition, there is no need to increase the drying capacity of the dryer 13 more than necessary, and energy consumption for evaporating moisture can be reduced.
From these viewpoints, the moisture content is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, even more preferably 15% by mass or less, and more preferably 10% by mass or more. In order to keep the moisture content of the waste G0 within the above range, it is advisable to appropriately adjust the drying conditions of the dryer taking into consideration the type of waste G0.
The waste G0 dried in the dryer may be supplied to the gasification device 14 by a dust feeder 23 (waste supply means) described later with the moisture content adjusted as described above.

(給塵機)
給塵機23は、廃棄物G0をガス化装置14に供給する廃棄物供給手段である。給塵機23は、乾燥機13で乾燥された廃棄物G0をガス化装置14に供給する。給塵機23は、例えばホッパー23Aと、給塵スクリュー23Bを備え、ホッパー23Aに投入された廃棄物G0を、給塵スクリュー23Bを回転させることで移動させ、ガス化炉15に供給する。
本実施形態では、廃棄物G0をガス化装置14に供給する廃棄物供給手段(給塵機23)は、後述するとおり、ガス量検出器20による検出結果に応じて、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量を調整する。給塵機23は、例えば給塵スクリュー23Bの回転速度を適宜調整することで、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量を調整できる。
(Dust feeder)
The dust feeder 23 is a waste supplying means that supplies the waste G0 to the gasification apparatus 14. The dust feeder 23 supplies the waste G0 dried in the dryer 13 to the gasification apparatus 14. The dust feeder 23 includes, for example, a hopper 23A and a dust feed screw 23B, and moves the waste G0 input into the hopper 23A by rotating the dust feed screw 23B, and supplies the waste G0 to the gasification furnace 15.
In this embodiment, the waste supply means (dust feeder 23) that supplies the waste G0 to the gasification apparatus 14 adjusts the amount of waste G0 supplied to the gasification apparatus 14 in accordance with the detection result by the gas amount detector 20, as described below. The dust feeder 23 can adjust the amount of waste G0 supplied to the gasification apparatus 14 by, for example, appropriately adjusting the rotation speed of the dust feed screw 23B.

なお、乾燥機13で乾燥された廃棄物G0をガス化装置14に供給する廃棄物供給手段は、給塵機23に限定されず、ベルトコンベヤ、クレーン、ホッパーなど電気や空気、窒素などのガス、また蒸気を動力とした給塵機以外の搬送装置が使用されてもよい。また、給塵機と給塵機以外の搬送装置との組み合わせであってもよいし、給塵機以外の搬送装置の2以上の組み合わせであってもよい。廃棄物供給手段は、給塵機23以外や、給塵機23と給塵機以外の組み合わせであっても、後述するガス量検出器20による検出結果に応じて、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量を調整するとよい。 The waste supply means for supplying the waste G0 dried by the dryer 13 to the gasification device 14 is not limited to the dust feeder 23, and may be a conveying device other than a dust feeder, such as a belt conveyor, a crane, or a hopper, powered by electricity, air, gas such as nitrogen, or steam. It may also be a combination of a dust feeder and a conveying device other than a dust feeder, or a combination of two or more conveying devices other than a dust feeder. Even if the waste supply means is other than the dust feeder 23 or a combination of the dust feeder 23 and a dust feeder, it is preferable to adjust the amount of waste G0 supplied to the gasification device 14 according to the detection results by the gas amount detector 20 described below.

(ガス化装置)
ガス化装置14は、廃棄物をガス化して合成ガスを生成する。ガス化装置14は、ガス化炉15と改質炉16とを備える。
ガス化炉15としては、特に限定されないが、キルンガス化炉、固定床ガス化炉、流動床ガス化炉等、サーモセレクト方式、シャフト式、プラズマ式が挙げられる。ガス化炉15には、廃棄物以外にも、酸素又は空気、更には必要に応じて水蒸気が投入される。ガス化炉15は、廃棄物G0を例えば500~700℃で加熱することにより、熱分解し、適宜部分酸化してガス化する。熱分解ガスは、一酸化炭素、水素のみならず、気体状のタール、粉体のチャー等も含む。熱分解ガスは、改質炉16へ供給される。なお、ガス化炉15において不燃物として発生する固形物などは、適宜回収されるとよい。
(Gasification equipment)
The gasification apparatus 14 gasifies the waste to generate synthesis gas. The gasification apparatus 14 includes a gasification furnace 15 and a reformer furnace 16.
The gasifier 15 is not particularly limited, but examples thereof include a kiln gasifier, a fixed bed gasifier, a fluidized bed gasifier, a thermoselect type, a shaft type, and a plasma type. In addition to the waste, oxygen or air, and further steam as necessary, are fed into the gasifier 15. The gasifier 15 heats the waste G0 at, for example, 500 to 700°C, thereby pyrolyzing it and gasifying it by appropriately partially oxidizing it. The pyrolysis gas includes not only carbon monoxide and hydrogen, but also gaseous tar, powdered char, and the like. The pyrolysis gas is supplied to the reformer 16. It is preferable that solid matter generated as a non-combustible material in the gasifier 15 is appropriately recovered.

改質炉16では、ガス化炉15で得られた熱分解ガスが改質され合成ガスが得られる。改質炉16では、熱分解ガスにおける水素及び一酸化炭素の少なくともいずれかの含有率が増加し、合成ガスG1として排出される。改質炉16では、例えば、熱分解ガスに含まれるタール、チャーなどが、水素及び一酸化炭素などに改質される。
改質炉16内の合成ガスの温度は、特に限定されないが、例えば900℃以上、好ましくは900℃以上1300℃、より好ましくは1000℃以上1200℃以下であり、合成ガスは、これら温度で改質炉16(すなわち、ガス化装置14)の外部に排出されるとよい。改質炉16における温度を上記範囲内とすることで、一酸化炭素及び水素の含有率が高い合成ガスが得られやすくなる。
In the reformer 16, the pyrolysis gas obtained in the gasification furnace 15 is reformed to obtain a synthesis gas. In the reformer 16, the content of at least one of hydrogen and carbon monoxide in the pyrolysis gas increases, and the pyrolysis gas is discharged as a synthesis gas G1. In the reformer 16, for example, tar, char, etc. contained in the pyrolysis gas are reformed into hydrogen, carbon monoxide, etc.
The temperature of the synthesis gas in the reformer 16 is not particularly limited, but is, for example, 900° C. or higher, preferably 900° C. to 1300° C., and more preferably 1000° C. to 1200° C., and the synthesis gas may be discharged to the outside of the reformer 16 (i.e., the gasification device 14) at these temperatures. By setting the temperature in the reformer 16 within the above range, synthesis gas having high carbon monoxide and hydrogen contents is easily obtained.

改質炉16(すなわち、ガス化装置14)から排出される合成ガスG1は、一酸化炭素および水素を含む。また、上記合成ガスG1は、例えば一酸化炭素を0.1体積%以上80体積%以下、水素を0.1体積%以上80体積%以下含む。
合成ガスG1における一酸化炭素濃度は、好ましくは10体積%以上70体積%以下であり、より好ましくは20体積%以上55体積%以下である。また、合成ガスG1における水素濃度は、好ましくは10体積%以上70体積%以下であり、より好ましくは20体積%以上55体積%以下である。
合成ガスG1は、水素、一酸化炭素以外にも、二酸化炭素、窒素、酸素などを含んでもよい。合成ガスG1中の二酸化炭素濃度は、特に限定されないが、好ましくは0.1体積%以上40体積%以下、より好ましくは0.3体積%以上30体積%以下である。二酸化炭素濃度は、微生物触媒により、エタノール生成を行う場合に低くすることが特に好ましく、そのような観点から、より好ましくは0.5体積%以上25体積%以下である。
合成ガスG1中の窒素濃度は、通常40体積%以下であり、好ましくは1体積%以上20体積%以下である。
また、合成ガスG1中の酸素濃度は、通常5体積%以下であり、好ましくは1体積%以下である。また、酸素濃度は、低ければ低い方がよく、0体積%以上であればよい。ただし、一般的には不可避的に酸素が含有されることが多く、酸素濃度は実用的には0.01体積%以上である。
The synthesis gas G1 discharged from the reformer 16 (i.e., the gasification device 14) contains carbon monoxide and hydrogen. The synthesis gas G1 contains, for example, 0.1 vol. % to 80 vol. % of carbon monoxide and 0.1 vol. % to 80 vol. % of hydrogen.
The carbon monoxide concentration in the synthesis gas G1 is preferably 10% by volume or more and 70% by volume or less, more preferably 20% by volume or more and 55% by volume or less. The hydrogen concentration in the synthesis gas G1 is preferably 10% by volume or more and 70% by volume or less, more preferably 20% by volume or more and 55% by volume or less.
The synthesis gas G1 may contain carbon dioxide, nitrogen, oxygen, etc., in addition to hydrogen and carbon monoxide. The carbon dioxide concentration in the synthesis gas G1 is not particularly limited, but is preferably 0.1 vol.% to 40 vol.%, more preferably 0.3 vol.% to 30 vol.%. It is particularly preferable to lower the carbon dioxide concentration when ethanol is produced using a microbial catalyst, and from this viewpoint, it is more preferably 0.5 vol.% to 25 vol.%.
The nitrogen concentration in the synthesis gas G1 is usually 40% by volume or less, and preferably 1% by volume or more and 20% by volume or less.
The oxygen concentration in the synthesis gas G1 is usually 5% by volume or less, and preferably 1% by volume or less. The lower the oxygen concentration, the better, and it is sufficient that the oxygen concentration is 0% by volume or more. However, oxygen is often inevitably contained in the synthesis gas G1, and the oxygen concentration is practically 0.01% by volume or more.

合成ガスG1における一酸化炭素、二酸化炭素、水素、窒素及び酸素の濃度は、廃棄物の種類、乾燥後の廃棄物G0の水分量、ガス化炉15、改質炉16の温度、ガス化炉14に供給される供給ガスの酸素濃度等の燃焼条件を適宜変更することで、所定の範囲とすることができる。例えば、一酸化炭素や水素濃度を変更したい場合は、廃プラ等の炭化水素(炭素および水素)の比率が高い廃棄物に変更し、窒素濃度を低下させたい場合はガス化炉15において酸素濃度の高いガスを供給する方法等がある。
さらに、合成ガスG1は、一酸化炭素、二酸化炭素、水素および窒素の各成分の濃度調整を適宜行ってもよい。濃度調整は、これら成分の少なくとも1種を合成ガスG1に添加して行うとよい。
なお、上記した合成ガスG1における各物質の体積%は、ガス化装置14から排出される合成ガスG1における各物質の体積%を意味する。
The concentrations of carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, nitrogen, and oxygen in the synthesis gas G1 can be set within a predetermined range by appropriately changing combustion conditions such as the type of waste, the moisture content of the waste G0 after drying, the temperatures of the gasifier 15 and the reformer 16, and the oxygen concentration of the supply gas supplied to the gasifier 14. For example, if it is desired to change the carbon monoxide or hydrogen concentration, the waste can be changed to one with a high ratio of hydrocarbons (carbon and hydrogen), such as waste plastic, and if it is desired to reduce the nitrogen concentration, a gas with a high oxygen concentration can be supplied to the gasifier 15.
Furthermore, the synthesis gas G1 may be appropriately adjusted in concentration for each of the components carbon monoxide, carbon dioxide, hydrogen, and nitrogen by adding at least one of these components to the synthesis gas G1.
The volume percentage of each substance in the synthesis gas G1 mentioned above refers to the volume percentage of each substance in the synthesis gas G1 discharged from the gasification apparatus 14.

なお、以上の説明において、ガス化装置14は、ガス化炉15と改質炉16を備える態様を説明したが、ガス化装置14の構成は、これらに限定されず、ガス化炉と改質炉が一体となった装置であってもよいし、合成ガスG1を生成できる限りいかなる方式のガス化装置であってもよい。 In the above description, the gasification device 14 is described as having a gasification furnace 15 and a reformer furnace 16, but the configuration of the gasification device 14 is not limited to this, and may be a device in which the gasification furnace and the reformer furnace are integrated, or may be any type of gasification device as long as it can generate the synthetic gas G1.

ガス化装置14で得られた合成ガスG1は、供給経路25を通って有機物質生成部17に送られる。供給経路25は、例えば配管などにより構成され、ガス化装置14と有機物質生成部17とを接続する。また、供給経路25には、通常は後段処理装置18が設けられ、合成ガスG1は、後段処理装置18で適宜処理されて、有機物質生成部17に供給されるとよい。後段処理装置18では、合成ガスG1に含まれる不純物の除去、合成ガスG1の冷却などが適宜行われ、合成ガスG1は、例えば40℃以下に冷却されて有機物質生成部17に供給されるとよい。後段処理装置18の詳細は後述する。 The synthesis gas G1 obtained in the gasification device 14 is sent to the organic matter generation section 17 through the supply path 25. The supply path 25 is composed of, for example, piping, and connects the gasification device 14 and the organic matter generation section 17. In addition, the supply path 25 is usually provided with a post-stage treatment device 18, and the synthesis gas G1 is preferably appropriately treated in the post-stage treatment device 18 and supplied to the organic matter generation section 17. In the post-stage treatment device 18, impurities contained in the synthesis gas G1 are removed, the synthesis gas G1 is cooled, and the synthesis gas G1 is preferably cooled to, for example, 40°C or less before being supplied to the organic matter generation section 17. The details of the post-stage treatment device 18 will be described later.

(ガス量検出器)
供給経路25には、ガス量検出器20が設けられる。ガス量検出器20は、配管などで構成される供給経路25に流れる合成ガスG1のガス量を検出する。具体的には、合成ガスG1における一酸化炭素と水素の量を検出し、一酸化炭素と水素の合計量を合成ガスG1のガス量とすればよい。
ガス量検出器25としては、公知の検出器を組み合わせて使用してもよく、例えば流量計とガス成分分析計を組み合わせ使用すればよい。具体的には、流量計により、供給経路25に流れるガスの総量を測定し、かつガス成分分析器により、ガス中の一酸化炭素及び水素の割合を測定し、得られた測定値より一酸化炭素及び水素の量を検出できる。
流量計としては、例えば、差圧式流量計、超音波式流量計、コリオリ流量計、容積式流量計、面積式流量計、熱式流量計、タービン型流量計が挙げられ、ガス成分分析計としては、質量分析計、赤外線分析計、レーザー式分析計などが挙げられる。
(Gas volume detector)
A gas amount detector 20 is provided in the supply path 25. The gas amount detector 20 detects the amount of synthesis gas G1 flowing through the supply path 25, which is composed of piping or the like. Specifically, the amounts of carbon monoxide and hydrogen in the synthesis gas G1 are detected, and the total amount of carbon monoxide and hydrogen is regarded as the gas amount of the synthesis gas G1.
A combination of known detectors, for example a combination of a flow meter and a gas component analyzer, may be used as the gas amount detector 25. Specifically, the flow meter measures the total amount of gas flowing through the supply path 25, and the gas component analyzer measures the proportions of carbon monoxide and hydrogen in the gas, and the amounts of carbon monoxide and hydrogen can be detected from the obtained measured values.
Examples of the flow meter include a differential pressure flow meter, an ultrasonic flow meter, a Coriolis flow meter, a volumetric flow meter, an area flow meter, a thermal flow meter, and a turbine flow meter. Examples of the gas component analyzer include a mass spectrometer, an infrared analyzer, and a laser analyzer.

上記の通りガス量検出器20によって検出される合成ガスG1のガス量は、供給経路25に流される合成ガスG1の流量、より具体的には一酸化炭素と水素の合計流量であるとよい。検出される流量は、単位時間あたり(例えば、1秒~1時間間程度)に供給経路25に流れる合成ガスG1のガス量などであればよく、特に限定されないが、1回の検出値であってもよいし、複数の検出値の平均値であってもよい。また、複数の検出値の累積値などにより、単位時間あたりに供給経路25に流れる合成ガスG1の量を算出してもよい。 As described above, the amount of synthesis gas G1 detected by the gas amount detector 20 may be the flow rate of synthesis gas G1 flowing through the supply path 25, more specifically, the total flow rate of carbon monoxide and hydrogen. The detected flow rate may be the amount of synthesis gas G1 flowing through the supply path 25 per unit time (e.g., about 1 second to 1 hour), and is not particularly limited, but may be a single detection value or an average value of multiple detection values. The amount of synthesis gas G1 flowing through the supply path 25 per unit time may also be calculated based on the cumulative value of multiple detection values.

本実施形態では、ガス量検出器20による検出結果に応じて、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量が変更される。具体的には、ガス量検出器20によって基準値より多いガス量が検出されれば、給塵機23などの廃棄物供給手段は、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量を少なくする。また、ガス量検出器20によって基準値よりも少ないガス量が検出されれば、給塵機23などの廃棄物供給手段は、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量を多くする。さらに、ガス量検出器20によって基準値と同じガス量が検出されれば、給塵機23などの廃棄物供給手段は、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量をそのまま維持するとよい。なお、廃棄物G0の供給量とは、単位時間(例えば、1分~1時間程度)当たりの廃棄物G0の供給量を意味する。
また、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量は、検出されたガス量の基準値との差により設定すればよい。したがって、検出されたガス量が基準値に比べて多ければ多いほど、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量を少なくするとよい。また、検出されたガス量が基準値に比べて少なければ少ないほど、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量を多くするとよい。
In this embodiment, the amount of waste G0 supplied to the gasification apparatus 14 is changed according to the detection result by the gas amount detector 20. Specifically, if the gas amount detector 20 detects a gas amount greater than a reference value, the waste supply means such as the dust feeder 23 reduces the amount of waste G0 supplied to the gasification apparatus 14. If the gas amount detector 20 detects a gas amount less than the reference value, the waste supply means such as the dust feeder 23 increases the amount of waste G0 supplied to the gasification apparatus 14. If the gas amount detector 20 detects a gas amount equal to the reference value, the waste supply means such as the dust feeder 23 may maintain the amount of waste G0 supplied to the gasification apparatus 14 as it is. The amount of waste G0 supplied means the amount of waste G0 supplied per unit time (for example, about 1 minute to 1 hour).
The amount of waste G0 supplied to the gasification apparatus 14 may be set based on the difference between the detected amount of gas and a reference value. Therefore, the greater the detected amount of gas compared to the reference value, the smaller the amount of waste G0 supplied to the gasification apparatus 14 should be. Also, the smaller the detected amount of gas compared to the reference value, the larger the amount of waste G0 supplied to the gasification apparatus 14 should be.

以上のように、ガス化装置14では、廃棄物G0の供給量を変更することでその供給量に応じた合成ガスG1が生成される。これにより、ガス化装置14における合成ガスG1の生成量、すなわち、供給経路25に流され、その後、有機物質生成部17に供給される合成ガスG1のガス量が制御される。
そして、ガス化装置14では、廃棄物G0の成分や水分量のバラつきにより、合成ガスG1の単位時間あたりの生成量にバラつきが生じることがあるが、本実施形態ではそのような生成量のバラつきが抑えられることで、有機物質生成部17には、バラつきの少ない一定の範囲内のガス量で継続的に合成ガスG1が供給される。
As described above, in the gasification apparatus 14, by changing the supply amount of the waste G0, the synthesis gas G1 is generated according to the supply amount. This controls the production amount of the synthesis gas G1 in the gasification apparatus 14, that is, the amount of the synthesis gas G1 that is flowed through the supply path 25 and then supplied to the organic matter production unit 17.
In the gasification apparatus 14, variations in the amount of synthesis gas G1 produced per unit time may occur due to variations in the components and moisture content of the waste G0. However, in this embodiment, such variations in the production amount are suppressed, and the synthesis gas G1 is continuously supplied to the organic matter generation section 17 at a gas amount within a certain range with little variation.

上記した基準値は、後述する有機物質生成部17の処理能力に応じて予め設定しておくとよく、例えば、有機物生成部17の反応器に充填される微生物触媒の量に応じて予め設定しておくとよい。より具体的には、基準値は、微生物触媒が処理できる処理最大量に0.7~0.9程度の安全係数を掛けた値とすればよい。基準値は、一点の値であってもよいが、一定の範囲であってもよい。したがって、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量は、検出されるガス量が一定の範囲内である場合には一定のままとしてもよい。 The above-mentioned reference value may be set in advance according to the processing capacity of the organic matter generation unit 17 described below, for example, according to the amount of microbial catalyst filled in the reactor of the organic matter generation unit 17. More specifically, the reference value may be a value obtained by multiplying the maximum processing amount that the microbial catalyst can process by a safety factor of about 0.7 to 0.9. The reference value may be a single point value, or may be a certain range. Therefore, the amount of waste G0 supplied to the gasification device 14 may remain constant if the detected gas amount is within a certain range.

また、ガス量検出器20によって検出されたガス量は、不図示の制御部(図示しない)などに出力されるとよい。制御部は、入力されたガス量に関するデータに基づき、給塵機23の給塵スクリュー23Bの回転速度や、その他、廃棄物供給手段の設定を適宜調整することなどで、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量を調整するとよい。制御部は、公知の制御装置を使用でき、パーソナルコンピューターなどでもよいし、公知の制御回路などにより構成されてもよい。また、ガス化装置14への廃棄物G0の供給量は、ガス量検出器20によって検出されたガス量に基づき、手動で調整されてもよい。 The amount of gas detected by the gas amount detector 20 may be output to a control unit (not shown) or the like. Based on the input data regarding the amount of gas, the control unit may adjust the amount of waste G0 supplied to the gasification device 14 by appropriately adjusting the rotation speed of the dust feed screw 23B of the dust feeder 23 and other settings of the waste supply means. The control unit may use a known control device, such as a personal computer, or may be configured with a known control circuit or the like. The amount of waste G0 supplied to the gasification device 14 may be manually adjusted based on the amount of gas detected by the gas amount detector 20.

(有機物質生成部)
有機物質生成部17は、合成ガスを微生物触媒に接触させて有機物質を生成する。微生物触媒は好ましくはガス資化性微生物が使用される。有機物質生成部17は、水と微生物触媒を含む培養液が充填された発酵槽(反応器)を備える。発酵槽の内部には、合成ガスG1が供給され、発酵槽内部において合成ガスG1は有機物質に変換される。ガス資化性微生物は、好ましくはエタノール及びイソプロパノールの少なくともいずれか、より好ましくはエタノールを生成できるものである。したがって、有機物質生成部17で生成される有機物質は、好ましくはエタノール及びイソプロパノールのいずれかを含み、より好ましくはエタノールを含む。
(Organic Substance Generation Division)
The organic substance production section 17 produces organic substances by contacting the synthesis gas with a microbial catalyst. The microbial catalyst is preferably a gas-utilizing microorganism. The organic substance production section 17 includes a fermenter (reactor) filled with a culture solution containing water and a microbial catalyst. The synthesis gas G1 is supplied to the inside of the fermenter, and the synthesis gas G1 is converted into organic substances inside the fermenter. The gas-utilizing microorganism is preferably capable of producing at least one of ethanol and isopropanol, more preferably ethanol. Therefore, the organic substance produced in the organic substance production section 17 preferably contains either ethanol or isopropanol, more preferably ethanol.

発酵槽は、連続発酵装置とすることが好ましく、撹拌型、エアリフト型、気泡塔型、ループ型、オープンボンド型、フォトバイオ型のいずれでもよい。
発酵槽には、合成ガスG1と培養液とが連続的に供給されてもよいが、合成ガスG1と培養液とを同時に供給する必要はなく、予め培養液を供給した発酵槽に合成ガスG1を供給してもよい。合成ガスG1は一般的にスパージャーなどを介して発酵槽に吹き込まれる。
微生物触媒を培養する際に用いる培地は、菌に応じた適切な組成であれば特に限定されないが、主成分の水と、この水に溶解または分散された栄養分(例えば、ビタミン、リン酸等)とを含有する液体である。
有機物質生成部17では、微生物触媒の微生物発酵により有機物質が生成され、有機物質含有液が得られる。
The fermenter is preferably a continuous fermentation apparatus, and may be any of agitation type, airlift type, bubble column type, loop type, open bond type, and photobio type.
The synthesis gas G1 and the culture solution may be continuously supplied to the fermenter, but it is not necessary to supply the synthesis gas G1 and the culture solution simultaneously, and the synthesis gas G1 may be supplied to a fermenter to which the culture solution has been previously supplied. The synthesis gas G1 is generally blown into the fermenter through a sparger or the like.
The medium used for culturing the microbial catalyst is not particularly limited as long as it has an appropriate composition depending on the bacteria, but is a liquid containing water as the main component and nutrients (e.g., vitamins, phosphoric acid, etc.) dissolved or dispersed in the water.
In the organic substance production section 17, organic substances are produced by microbial fermentation using a microbial catalyst, and an organic substance-containing liquid is obtained.

発酵槽の温度は、好ましくは40℃以下に制御される。40℃以下に制御されることで発酵槽中の微生物触媒が死滅することなく、合成ガスが微生物触媒に接触することでエタノールなどの有機物質が効率良く生成される。
発酵槽の温度は、より好ましくは38℃以下であり、また、触媒活性を高めるために、好ましくは10℃以上、より好ましくは20℃以上、さらに好ましくは30℃以上である。
The temperature of the fermenter is preferably controlled to 40° C. or less. By controlling the temperature to 40° C. or less, the microbial catalyst in the fermenter does not die, and organic substances such as ethanol are efficiently produced by contacting the synthesis gas with the microbial catalyst.
The temperature of the fermenter is more preferably 38° C. or lower, and in order to enhance catalytic activity, is preferably 10° C. or higher, more preferably 20° C. or higher, and even more preferably 30° C. or higher.

本実施形態においては、上記のとおり、有機物生成部17に供給される合成ガスG1のガス量が調整され、それにより、有機物質生成部17に対する合成ガスG1の単位時間当たりの供給量のバラつきが少なくなる。そのため、有機物質生成部17における微生物触媒の量を多くしても、合成ガスG1の供給不足が生じにくくなり、有機物質生成部17では微生物触媒の死滅が発生しにくくなる。そのため、有機物質生成部17では、エタノールなどの有機物質を安定的かつ効率的に生成できる。 In this embodiment, as described above, the amount of synthesis gas G1 supplied to the organic matter generation unit 17 is adjusted, thereby reducing the variation in the amount of synthesis gas G1 supplied to the organic matter generation unit 17 per unit time. Therefore, even if the amount of microbial catalyst in the organic matter generation unit 17 is increased, a shortage in the supply of synthesis gas G1 is unlikely to occur, and the microbial catalyst is unlikely to die in the organic matter generation unit 17. Therefore, the organic matter generation unit 17 can stably and efficiently produce organic substances such as ethanol.

有機物質生成部17は、製造された有機物質を精製するための精製装置(図示せず)を有してもよい。例えば、微生物触媒を使用する場合には、上記のとおり、有機物質含有液が得られるが、有機物質含有液から少なくとも水を分離する分離装置(図示しない)を備えてもよい。分離装置としては、固液分離装置、蒸留装置、分離膜などが挙げられるが、固液分離装置と蒸留装置とを組み合わせて使用することが好ましい。以下、固液分離装置と蒸留装置を組み合わせて行う分離工程について具体的に説明する。
ただし、有機物質生成部17で製造された有機物質を精製する必要がない場合や、有機物質含有液から水を分離する必要がない場合などには、分離装置は省略されてもよい。
The organic substance generating section 17 may have a purification device (not shown) for purifying the produced organic substance. For example, when a microbial catalyst is used, an organic substance-containing liquid is obtained as described above, but a separation device (not shown) for separating at least water from the organic substance-containing liquid may be provided. Examples of the separation device include a solid-liquid separation device, a distillation device, and a separation membrane, but it is preferable to use a solid-liquid separation device and a distillation device in combination. The separation process performed by combining a solid-liquid separation device and a distillation device will be specifically described below.
However, in cases where there is no need to purify the organic substance produced in the organic substance production section 17 or where there is no need to separate water from the organic substance-containing liquid, the separation device may be omitted.

有機物質生成部17において得られた有機物質含有液は、固液分離装置において、微生物を主とする固体成分と、有機物質を含む液体成分とに分離するとよい。有機物質生成部17において得られた有機物質含有液には、目的物である有機物質の他、培養槽中に含まれていた微生物やその死骸等が固体成分として含まれるので、これらを除去するために固液分離をするとよい。固液分離装置としては、フィルタ、遠心分離機、溶液沈殿法を利用した装置などがある。また、固液分離装置は、有機物質含有液から有機物質を含む液体成分を蒸発させ、固体成分と分離させる装置(例えば、加熱乾燥装置)であってもよい。この際、目的物である有機物質を含む液体成分の全てを蒸発させてもよいし、目的とする有機物質が優先的に蒸発するように液体成分を部分的に蒸発させてもよい。 The organic substance-containing liquid obtained in the organic substance generation unit 17 may be separated into a solid component mainly composed of microorganisms and a liquid component containing organic substances in a solid-liquid separation device. The organic substance-containing liquid obtained in the organic substance generation unit 17 contains, in addition to the target organic substance, microorganisms and their corpses contained in the culture tank as solid components, so solid-liquid separation may be performed to remove these. Examples of solid-liquid separation devices include filters, centrifuges, and devices that use a solution precipitation method. The solid-liquid separation device may also be a device (e.g., a heating and drying device) that evaporates the liquid component containing the organic substance from the organic substance-containing liquid and separates it from the solid component. At this time, all of the liquid component containing the target organic substance may be evaporated, or the liquid component may be partially evaporated so that the target organic substance is preferentially evaporated.

固液分離により分離された液体成分は、蒸留装置において、さらに目的物である有機物質を分離するための蒸留を行うとよい。蒸留による分離により、単純な操作で有機物質を大量に高純度に精製するができる。
蒸留を行う場合、蒸留塔などの公知の蒸留装置を使用すればよい。また、蒸留では、例えば、留出液に目的物である有機物質(例えば、エタノール)が高い純度で含まれる一方で、缶出液(すなわち、蒸留残渣)に水が主成分(例えば、70質量%以上、好ましくは90質量%以上)として含まれるように操作するとよい。このように操作することで、目的物である有機物質と、水とを概ね分離することができる。
The liquid component separated by solid-liquid separation may be further distilled in a distillation apparatus to separate the target organic substances. By separating by distillation, it is possible to purify a large amount of organic substances to a high purity with a simple operation.
When distillation is performed, a known distillation apparatus such as a distillation column may be used. In addition, the distillation may be performed, for example, so that the distillate contains the target organic substance (e.g., ethanol) at a high purity, while the bottoms (i.e., distillation residue) contains water as a main component (e.g., 70% by mass or more, preferably 90% by mass or more). By performing such an operation, the target organic substance and water can be largely separated.

有機物質(例えばエタノールやイソプロパノール)の蒸留時における蒸留器内の温度は、特に限定されないが、100℃以下であることが好ましく、70~95℃程度であることがより好ましい。蒸留装置内の温度を前記範囲に設定することにより、必要な有機物質と水などのその他の成分との分離を確実に行うことができる。
有機物質の蒸留時における蒸留装置内の圧力は、常圧であってもよいが、好ましくは大気圧未満、より好ましくは60~150kPa(ゲージ圧)程度である。蒸留装置内の圧力を前記範囲に設定することにより、有機物質の分離効率を向上させ、有機物質の収率を向上させることができる。
なお、分離装置において分離された水は、再利用することが好ましく、例えば後述する後段処理装置18のガス冷却塔に供給され、ガス冷却塔において水噴霧に使用されるとよい。
The temperature inside the distiller during distillation of an organic substance (e.g., ethanol or isopropanol) is not particularly limited, but is preferably 100° C. or less, and more preferably about 70 to 95° C. By setting the temperature inside the distillation apparatus within the above range, it is possible to reliably separate the necessary organic substance from other components such as water.
The pressure inside the distillation apparatus during distillation of the organic substance may be normal pressure, but is preferably less than atmospheric pressure, more preferably about 60 to 150 kPa (gauge pressure). By setting the pressure inside the distillation apparatus within the above range, the separation efficiency of the organic substance can be improved, and the yield of the organic substance can be improved.
The water separated in the separation device is preferably reused, for example, by supplying it to a gas cooling tower of a downstream treatment device 18 described later and using it for water spray in the gas cooling tower.

(後段処理装置)
後段処理装置18としては、熱交換器、ガス冷却塔、ろ過式集塵器、水スクラバ、油スクラバ、ガスチラーなどよりなる水分分離装置、低温分離方式(深冷方式)の分離装置、各種フィルタから構成される微粒子分離装置、脱硫装置(硫化物分離装置)、膜分離方式の分離装置、脱酸素装置、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)、活性炭を用いた分離装置、脱酸素触媒、具体的には、銅触媒またはパラジウム触媒を用いた分離装置、シフト反応装置等の処理装置が挙げられる。これら処理装置は、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
(Post-processing device)
Examples of the downstream treatment device 18 include a heat exchanger, a gas cooling tower, a filter-type dust collector, a water scrubber, an oil scrubber, a moisture separation device consisting of a gas chiller, a low-temperature separation type (cryogenic type) separation device, a particulate separation device consisting of various filters, a desulfurization device (sulfide separation device), a membrane separation type separation device, a deoxygenation device, a pressure swing adsorption type separation device (PSA), a temperature swing adsorption type separation device (TSA), a pressure temperature swing adsorption type separation device (PTSA), a separation device using activated carbon, a separation device using a deoxygenation catalyst, specifically, a separation device using a copper catalyst or a palladium catalyst, a shift reaction device, etc. These treatment devices may be used alone or in combination of two or more types.

後段処理装置18は、上記の中では、少なくとも熱交換器、ガス冷却塔、ろ過式集塵器、及び水スクラバを前段側からこの順に備えることが好ましい。
なお、本明細書において、「前段」とは、廃棄物G0及び生成される合成ガスG1の供給流れに沿う前段を意味する。また、「後段」とは、廃棄物G0及び合成ガスG1の供給流れに沿う後段を意味する。廃棄物G0及び合成ガスG1の供給流れとは、廃棄物G0が貯留部11から乾燥機13に供給され、その後、ガス化装置14で合成ガスG1が生成され、合成ガスG1が有機物質生成部17に導入するまでの廃棄物G0及び合成ガスG1の一連の流れを意味する。
Of the above, the downstream treatment device 18 preferably includes at least a heat exchanger, a gas cooling tower, a filter-type dust collector, and a water scrubber, in this order from the upstream side.
In this specification, the term "preceding stage" refers to the preceding stage along the supply flow of the waste material G0 and the synthesis gas G1 to be generated. The term "following stage" refers to the following stage along the supply flow of the waste material G0 and the synthesis gas G1. The supply flow of the waste material G0 and the synthesis gas G1 refers to a series of flows of the waste material G0 and the synthesis gas G1 from the time when the waste material G0 is supplied from the storage section 11 to the dryer 13, to the time when the synthesis gas G1 is generated in the gasification device 14, and to the time when the synthesis gas G1 is introduced into the organic matter generation section 17.

なお、図1において、ガス量検出器20は、後段処理装置18の前段に設けられるが、ガス量検出器20は、後段処理装置18の前段に設けられる必要はなく、後段処理装置18の後段に設けられてもよい。したがって、上記の通り、後段処理装置18として、熱交換器、ガス冷却塔、ろ過式集塵器、及び水スクラバが前段側からこの順に設けられる場合には、ガス量検出器20は、熱交換器の前段に設けられてもよいし、水スクラバの後段に設けられてもよい。 In FIG. 1, the gas amount detector 20 is provided in front of the downstream processing device 18, but the gas amount detector 20 does not have to be provided in front of the downstream processing device 18 and may be provided in the rear of the downstream processing device 18. Therefore, as described above, when the downstream processing device 18 is provided with a heat exchanger, a gas cooling tower, a filter-type dust collector, and a water scrubber in this order from the upstream side, the gas amount detector 20 may be provided in front of the heat exchanger or in the rear of the water scrubber.

ガス量検出器20は、ガス量を検出するために一般的に合成ガスG1に接触するが、後段処理装置18の後段に設けられると、精製、冷却などの処理がされた合成ガスG1がガス量検出器20に接触するので、合成ガスG1によりガス量検出器20が劣化することを防止できる。
一方で、ガス量検出器20が後段処理装置18の前段に設けられると、ガス化装置14から供給経路25に流された直後の合成ガスG1のガス量を検出できる。そのため、廃棄物G0の成分変動などに基づく合成ガスG0の生成量の変動を直ぐに検出でき、より高い精度で供給経路25に流れる合成ガスG1の量を制御できる。
The gas amount detector 20 generally comes into contact with the synthesis gas G1 in order to detect the amount of gas. However, if the gas amount detector 20 is provided downstream of the downstream treatment device 18, the synthesis gas G1 that has been purified, cooled, and otherwise processed will come into contact with the gas amount detector 20, thereby preventing the gas amount detector 20 from being deteriorated by the synthesis gas G1.
On the other hand, when the gas amount detector 20 is provided upstream of the downstream treatment device 18, it is possible to detect the amount of the synthesis gas G1 immediately after it is flowed from the gasification device 14 to the supply path 25. Therefore, it is possible to immediately detect a fluctuation in the amount of the synthesis gas G0 generated due to a fluctuation in the components of the waste G0, and it is possible to control the amount of the synthesis gas G1 flowing through the supply path 25 with higher accuracy.

また、後段処理装置18として、複数の処理装置が設けられる場合には、供給経路25においてガス量検出器20は2つの処理装置の間に配置されてもよい。このような配置により、ガス量検出器20は、その前段に処理装置があり、かつある程度前段側に配置されるので、合成ガスG1によるガス量検出器20の劣化を低減できるとともに、有機物生成部17に供給される合成ガスG1の供給量を高精度で制御しやすくなる。
例えば、上記のとおり、熱交換器、ガス冷却塔、ろ過式集塵器、及び水スクラバが前段側からこの順に設けられる場合には、ガス量検出器20は、例えばろ過式集塵器と水スクラバの間に配置されてもよい。また、例えば、後段処理装置18として、熱交換器、ガス冷却塔、ろ過式集塵器、及び水スクラバの他に、これらの後段に別の処理装置が設けられる場合には、ガス量検出器20は、水スクラバとその別の処理装置の間に配置されてもよい。
Furthermore, when a plurality of processing devices are provided as the downstream processing device 18, the gas amount detector 20 may be disposed between two of the processing devices in the supply path 25. With such an arrangement, the gas amount detector 20 is disposed somewhat upstream of the processing device in the upstream stage, so that deterioration of the gas amount detector 20 due to the synthesis gas G1 can be reduced, and the amount of the synthesis gas G1 supplied to the organic matter generation unit 17 can be easily controlled with high accuracy.
For example, as described above, in the case where the heat exchanger, the gas cooling tower, the filter-type dust collector, and the water scrubber are provided in this order from the upstream side, the gas amount detector 20 may be disposed, for example, between the filter-type dust collector and the water scrubber. Also, in the case where, for example, another treatment device is provided downstream of the heat exchanger, the gas cooling tower, the filter-type dust collector, and the water scrubber as the downstream treatment device 18, the gas amount detector 20 may be disposed between the water scrubber and the other treatment device.

次に、後段処理装置18として、熱交換器、ガス冷却塔、ろ過式集塵器、及び水スクラバが前段側からこの順に設けられる場合を例に、熱交換器、ガス冷却塔、ろ過式集塵器、及び水スクラバの構成についてより詳細に説明する。 Next, the configuration of the heat exchanger, gas cooling tower, filter dust collector, and water scrubber will be described in more detail using an example in which a heat exchanger, gas cooling tower, filter dust collector, and water scrubber are installed in this order from the upstream side as the downstream treatment device 18.

熱交換器は、熱媒体を使用して合成ガスG1を冷却する装置であり、合成ガスG1の熱エネルギーを熱媒体に移動させることで、合成ガスG1を冷却する。熱交換器としては好ましくはボイラーを使用する。ボイラーは、内部に熱媒体としての水を流通させ、流通させた水を、合成ガスG1の熱エネルギーにより加熱して、蒸気とする装置である。熱交換器としてボイラーを使用すると、その熱交換器で発生した蒸気により、他の装置を容易に加熱することなどが可能になり、合成ガスG1の熱エネルギーを容易に再利用できる。もちろん、熱交換器としては、ボイラー以外を使用してもよい。 A heat exchanger is a device that uses a heat medium to cool the synthesis gas G1, and cools the synthesis gas G1 by transferring the thermal energy of the synthesis gas G1 to the heat medium. A boiler is preferably used as the heat exchanger. A boiler is a device that circulates water as a heat medium inside, and heats the circulating water with the thermal energy of the synthesis gas G1 to produce steam. When a boiler is used as the heat exchanger, it becomes possible to easily heat other devices with the steam generated in the heat exchanger, and the thermal energy of the synthesis gas G1 can be easily reused. Of course, a device other than a boiler may be used as the heat exchanger.

ガス化装置14内部において合成ガスG1の温度は高く、ガス化装置14より排出された合成ガスも、上記のとおり例えば900℃以上の高温になるが、合成ガスG1は、熱交換器により冷却されることで、後段のガス冷却塔に比較的低い温度で供給され、ガス冷却塔において過剰に冷却することを防止できる。
熱交換器は、例えば900℃以上の高温で供給された合成ガスG1を冷却して、例えば200℃以上300℃以下、好ましくは240℃以上280℃以下の温度まで冷却してガス冷却塔に供給するとよい。
The temperature of the synthesis gas G1 is high inside the gasification apparatus 14, and the synthesis gas discharged from the gasification apparatus 14 also reaches high temperatures, for example, 900°C or higher, as described above. However, the synthesis gas G1 is cooled by the heat exchanger and supplied to the downstream gas cooling tower at a relatively low temperature, thereby preventing excessive cooling in the gas cooling tower.
The heat exchanger cools the synthesis gas G1 supplied at a high temperature, for example, of 900°C or higher, to a temperature of, for example, 200°C to 300°C, preferably 240°C to 280°C, and then supplies the cooled synthesis gas to the gas cooling tower.

熱交換器から排出された合成ガスG1は、次に、ガス冷却塔を通過し、それにより、さらに冷却させられる。ガス冷却塔は、例えばその上部側から導入され、下降気流となるように内部を通過させられた合成ガスG1が、内部を通過する間に、冷却塔の内周面に設けられた水噴霧口より噴霧された水により冷却される。ガス冷却塔で冷却された合成ガスG1は、ガス冷却塔の下部側から排出されるとよい。 The synthesis gas G1 discharged from the heat exchanger then passes through a gas cooling tower, where it is further cooled. The synthesis gas G1 is introduced, for example, from the upper side of the gas cooling tower and passed through the interior so as to form a downward air current. As the synthesis gas G1 passes through the interior, it is cooled by water sprayed from water spray nozzles provided on the inner periphery of the cooling tower. The synthesis gas G1 cooled in the gas cooling tower is preferably discharged from the lower side of the gas cooling tower.

ガス冷却塔に導入される合成ガスG1は、100℃より十分に高い温度である一方、水噴霧口より噴霧される水は100℃よりも低い。したがって、合成ガスG1は、その温度差により冷却され、また、水噴霧口より噴霧された水が気化する際の気化熱によっても冷却される。合成ガスG1には、気化された水の一部が水蒸気として混入されるとよい。なお、水噴霧口より噴霧される水は、噴霧されるときに一部又は全部がすでに気化していてもよい。 The synthesis gas G1 introduced into the gas cooling tower is at a temperature well above 100°C, while the water sprayed from the water spray nozzle is below 100°C. Therefore, the synthesis gas G1 is cooled by this temperature difference, and is also cooled by the heat of vaporization when the water sprayed from the water spray nozzle vaporizes. It is preferable that some of the vaporized water is mixed into the synthesis gas G1 as water vapor. Note that the water sprayed from the water spray nozzle may already be partially or completely vaporized when sprayed.

ガス冷却塔において、合成ガスG1は好ましくは100℃以上200℃以下、より好ましくは120℃以上180℃以下、さらに好ましくは130℃以上170℃以下、よりさらに好ましくは140℃以上160℃以下の温度までガス冷却塔にて冷却して、これら温度まで冷却されてガス冷却塔の外部に排出されるとよい。
合成ガスを200℃以下まで冷却することで、後述するろ過式集塵器を損傷させたり、集塵性能を低下させたりすることなく、ろ過式集塵器にて合成ガスを精製できる。また、100℃以上とすることで、噴霧された水は、大部分が気化して、合成ガス中に混入されることになる。したがって、ガス冷却塔において、噴霧された水が大量に排水されないので、ガス冷却塔に大掛かりな排水設備を導入する必要がない。
In the gas cooling tower, the synthesis gas G1 is cooled in the gas cooling tower to a temperature of preferably 100°C or higher and 200°C or lower, more preferably 120°C or higher and 180°C or lower, even more preferably 130°C or higher and 170°C or lower, and even more preferably 140°C or higher and 160°C or lower, and is then cooled to these temperatures and discharged outside the gas cooling tower.
By cooling the synthesis gas to 200°C or less, the synthesis gas can be refined in a filter-type dust collector, which will be described later, without damaging the filter-type dust collector or reducing the dust collection performance. Furthermore, by cooling the synthesis gas to 100°C or more, most of the sprayed water is vaporized and mixed into the synthesis gas. Therefore, since a large amount of sprayed water is not discharged in the gas cooling tower, there is no need to introduce a large-scale drainage facility into the gas cooling tower.

ろ過式集塵器は、いわゆるバグフィルタと呼ばれるものを使用でき、ガス冷却塔で冷却された合成ガスを通過させることで、タール、チャーなどの固形不純物を除去させる。固形不純物を除去することで、ろ過式集塵器の後段の各装置において固形不純物が詰まることを防止できる。
なお、本明細書において、「除去」とは、合成ガスから除去対象物質の少なくとも一部を除去することで、ガス中の対象物質の濃度を低減させることを意味し、除去対象物質を完全に除去することに限定されない。
The filter-type dust collector can be a so-called bag filter, and solid impurities such as tar and char are removed by passing the synthesis gas cooled in the gas cooling tower. By removing the solid impurities, it is possible to prevent the solid impurities from clogging the devices downstream of the filter-type dust collector.
In this specification, "removal" means reducing the concentration of the target substance in the gas by removing at least a portion of the target substance from the synthesis gas, and is not limited to completely removing the target substance.

ろ過式集塵器を通過した合成ガスは、さらに水スクラバを通過させるとよい。水スクラバは、スクラバ内部を通過する合成ガスを水に接触させることで、合成ガスに含まれる不純物を除去する。水スクラバにおいては、硫化水素、塩化水素、青酸などの酸性ガス、アンモニアなどの塩基性ガス、NOx、SOxなどの酸化物などの水溶性不純物が除去される。また、BTEX(ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン)、ナフタレン、1-ナフトール、2-ナフトール等の油性不純物なども適宜除去されてもよい。 The synthesis gas that has passed through the filter-type dust collector may be passed through a water scrubber. The water scrubber removes impurities contained in the synthesis gas by bringing the synthesis gas passing through the scrubber into contact with water. In the water scrubber, water-soluble impurities such as acidic gases such as hydrogen sulfide, hydrogen chloride, and hydrocyanic acid, basic gases such as ammonia, and oxides such as NOx and SOx are removed. Oil-based impurities such as BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, xylene), naphthalene, 1-naphthol, and 2-naphthol may also be removed as appropriate.

水スクラバは、合成ガスG1と水を接触させる構成を有する限り特に限定されないが、例えば、上部に設けられたノズルより噴霧された水(以下、便宜上「洗浄水」ともいう)が、水スクラバの内部を下部から上部に向けて通過する合成ガスG1に接触させる構成を有するとよい。
また、水スクラバは、合成ガスG1を洗浄水に接触させることで、合成ガスG1を冷却させるとよい。上記したように、合成ガスG1は、ガス冷却塔で冷却され、所定の温度まで冷却された状態で水スクラバに導入される一方で、水スクラバにおいて合成ガスに接触する洗浄水の温度は、100℃未満であり、好ましくは0℃以上40℃以下、より好ましくは5℃以上30℃以下である。
合成ガスG1は、水スクラバにおいて、上記温度の水と接触することで、水スクラバにおいて例えば100℃未満、好ましくは40℃以下の温度まで冷却される。また、水スクラバにおいて洗浄水と接触することで合成ガスG1は、例えば10℃以上の温度まで冷却されるとよく、好ましくは20℃以上の温度まで冷却され、より好ましくは30℃以上の温度まで冷却される。合成ガスG1は、30℃以上、40℃以下となることで、その温度のまま有機物質生成部17に供給されても、微生物触媒において有機物質の生産効率が低下すること、及び、微生物触媒を死滅させることがない。
さらに、合成ガスG1は、水スクラバを通過させることで、水スクラバにおいて合成ガスG1を洗浄かつ冷却しつつ、ガス冷却塔で合成ガスG1に混入された水を除去することもできる。
The water scrubber is not particularly limited as long as it has a configuration for bringing the synthesis gas G1 into contact with water. For example, the water scrubber may have a configuration in which water (hereinafter, for convenience, also referred to as "washing water") sprayed from a nozzle provided at the top comes into contact with the synthesis gas G1 passing through the inside of the water scrubber from the bottom to the top.
The water scrubber may cool the synthesis gas G1 by contacting the synthesis gas G1 with wash water. As described above, the synthesis gas G1 is cooled in the gas cooling tower and introduced into the water scrubber in a state cooled to a predetermined temperature, while the temperature of the wash water that contacts the synthesis gas in the water scrubber is less than 100°C, preferably 0°C or higher and 40°C or lower, more preferably 5°C or higher and 30°C or lower.
The synthesis gas G1 comes into contact with water having the above temperature in the water scrubber, whereby it is cooled in the water scrubber, for example, to a temperature less than 100° C., preferably to a temperature of 40° C. or less. Furthermore, the synthesis gas G1 comes into contact with wash water in the water scrubber, whereby it may be cooled, for example, to a temperature of 10° C. or more, preferably to a temperature of 20° C. or more, and more preferably to a temperature of 30° C. or more. By making the synthesis gas G1 30° C. or more and 40° C. or less, even if it is supplied to the organic matter generation section 17 at that temperature, the production efficiency of the organic matter in the microbial catalyst is not reduced, and the microbial catalyst is not killed.
Furthermore, the synthesis gas G1 can be passed through a water scrubber, where the synthesis gas G1 is cleaned and cooled, while water entrained in the synthesis gas G1 can be removed in a gas cooling tower.

ろ過式集塵器又は水スクラバから排出された合成ガスは、必要に応じて、さらに、熱交換器、ガス冷却塔、ろ過式集塵器、及び水スクラバ以外の上記した処理装置の1つ又は2つ以上の処理装置を通過させ、合成ガスを適宜精製、冷却などしてもよい。
なお、以上の説明では、ガス化装置14の後段に熱交換器、ガス冷却塔、ろ過式集塵器、及び水スクラバの全てが設けられる構成を説明したが、これらのうちの一部又は全部を省略してもよい。例えば水スクラバを省略しても、その後段に別の冷却装置を設けて合成ガスG1を冷却して40℃以下として有機物質生成部17に供給するとよい。また、熱交換器、ガス冷却塔、及びろ過式集塵器の少なくとも1つ以上を省略してもよいし、熱交換器、ガス冷却塔、ろ過式集塵器及び水スクラバ以外の処理装置のみによって合成ガスを精製、冷却などしてもよい。
The synthesis gas discharged from the filter-type dust collector or the water scrubber may, as necessary, be passed through one or more of the above-mentioned treatment devices other than the heat exchanger, the gas cooling tower, the filter-type dust collector, and the water scrubber to appropriately purify, cool, etc. the synthesis gas.
In the above description, a configuration in which the heat exchanger, gas cooling tower, filter dust collector, and water scrubber are all provided downstream of the gasification apparatus 14 has been described, but some or all of these may be omitted. For example, even if the water scrubber is omitted, another cooling device may be provided downstream to cool the synthesis gas G1 to 40° C. or less and supply it to the organic substance generation section 17. Also, at least one of the heat exchanger, gas cooling tower, and filter dust collector may be omitted, or the synthesis gas may be purified and cooled only by treatment devices other than the heat exchanger, gas cooling tower, filter dust collector, and water scrubber.

<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、ガス化装置14に供給される廃棄物G0の量を変えることで、有機物質生成部17に供給される合成ガスG1のガス量を調整したが、本実施形態では、供給経路25に流される合成ガスG1の一部をガス化装置14に戻すことで有機物質生成部17に供給される合成ガスG1のガス量を調整する。
以下、図2を参照しつつ、第2の実施形態に係る有機物質製造装置、及び有機物質の製造方法について詳細に説明する。なお、以下の説明においては、第1の実施形態と同様の構成については説明を省略して相違点のみを説明する。また、同様の構成を有する構成要素については、同じ符号を付す。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, the amount of the synthesis gas G1 supplied to the organic matter generator 17 is adjusted by changing the amount of the waste G0 supplied to the gasifier 14, but in this embodiment, the amount of the synthesis gas G1 supplied to the organic matter generator 17 is adjusted by returning a part of the synthesis gas G1 flowing through the supply path 25 to the gasifier 14.
The organic substance manufacturing apparatus and the organic substance manufacturing method according to the second embodiment will be described in detail below with reference to Fig. 2. In the following description, the description of the same configuration as the first embodiment will be omitted and only the differences will be described. Also, the same reference numerals will be used to designate the same components.

第2の実施形態に係る有機物質製造装置30は、供給経路25の中途に接続される戻り経路31を備える。戻り経路31は、さらにガス化装置14に接続される。戻り経路31は、配管などで構成される。戻り経路31は、バルブ32を介して供給経路25に接続されるとよい。バルブ32は、電磁バルブ、手動バルブなど公知のバルブを使用できる。バルブ32は、その開閉を切り替えることができる。また、バルブ32は、開放される際には、その開度も調整できる。戻り経路31は、以上の構成により、供給経路25に流れる合成ガスG0の一部をガス化装置14に戻して、供給経路25に流れる合成ガスG1の量、さらには、有機物質生成部17に供給される合成ガスG1のガス量を減らすことができる。 The organic substance production apparatus 30 according to the second embodiment includes a return path 31 connected midway through the supply path 25. The return path 31 is further connected to the gasification apparatus 14. The return path 31 is composed of piping or the like. The return path 31 may be connected to the supply path 25 via a valve 32. A known valve such as an electromagnetic valve or a manual valve may be used as the valve 32. The valve 32 can be switched between opening and closing. When the valve 32 is opened, its opening degree can also be adjusted. With the above configuration, the return path 31 can return a portion of the synthesis gas G0 flowing through the supply path 25 to the gasification apparatus 14, thereby reducing the amount of synthesis gas G1 flowing through the supply path 25 and further the amount of synthesis gas G1 supplied to the organic substance production unit 17.

本実施形態では、ガス量検出器20によって検出されたガス量に応じて、バルブ32を調整し、それにより、供給経路25に流れる合成ガスG0の一部を戻り経路31を介してガス化装置14に戻すことで、有機物質生成部17に供給される合成ガスG1のガス量を制御する。
具体的には、ガス量検出器20によって検出されたガス量が、基準値より多くなれば、バルブ32を開放する。これにより、検出されたガス量が基準値より多くなれば、供給経路25に流れる合成ガスG1の一部を戻り経路31を介してガス化装置14に戻すことになる。
また、検出されたガス量により、バルブ32の開度を調整すればよい。したがって、検出されたガス量と基準値との差が大きくなればなるほど、つまり、検出されたガス量が多ければ多いほど、開度を大きくすればよく、それにより、戻り経路31を介してガス化装置14に戻される合成ガスG1のガス量も多くなる。このような構成により、本実施形態でも、有機物質生成部17に供給されるガス量は、バラつきが抑えられ、有機物質生成部17においてエタノールなどの有機物質を安定的かつ効率的に生成できる。
In this embodiment, the valve 32 is adjusted according to the gas amount detected by the gas amount detector 20, thereby returning a portion of the synthesis gas G0 flowing through the supply path 25 to the gasification device 14 via the return path 31, thereby controlling the amount of synthesis gas G1 supplied to the organic matter generation unit 17.
Specifically, when the amount of gas detected by the gas amount detector 20 becomes greater than a reference value, the valve 32 is opened. As a result, when the amount of gas detected becomes greater than the reference value, a part of the synthesis gas G1 flowing through the supply path 25 is returned to the gasification device 14 via the return path 31.
Furthermore, the degree of opening of the valve 32 may be adjusted depending on the detected gas amount. Therefore, the greater the difference between the detected gas amount and the reference value, that is, the greater the detected gas amount, the greater the degree of opening may be, and thus the amount of synthesis gas G1 returned to the gasification device 14 via the return path 31 also increases. With this configuration, even in this embodiment, the amount of gas supplied to the organic substance production unit 17 is less variable, and organic substances such as ethanol can be stably and efficiently produced in the organic substance production unit 17.

ガス量検出器20によって検出されたガス量は、不図示の制御部(図示しない)などに出力されるとよく、制御部は、入力されたガス量に関するデータに基づき、バルブ32の開閉及び開度を調整すればよい。また、バルブ32の開閉及び開度は、ガス量検出器20によって検出されたガス量に基づき、手動で調整されてもよい。 The amount of gas detected by the gas amount detector 20 may be output to a control unit (not shown) or the like, and the control unit may adjust the opening and closing and the opening degree of the valve 32 based on the input data regarding the amount of gas. In addition, the opening and closing and the opening degree of the valve 32 may be manually adjusted based on the amount of gas detected by the gas amount detector 20.

戻り経路31を介してガス化装置14に戻された合成ガスG1は、例えば、ガス化炉15に供給される。ガス化炉15に戻された合成ガスG1は、例えばガス化炉15において少なくとも一部が燃焼され、ガス化炉15の温度を維持するために使用されるとよい。また、ガス化炉15において燃焼せずに合成ガスG1として、改質炉16に送出されてもよい。
なお、戻り経路31を介してガス化装置14に戻された合成ガスG1は、ガス化炉15に供給される必要はなく、改質炉16に供給されてもよいし、ガス化炉15と改質炉16の両方に供給されてもよい。改質炉16に戻された合成ガスG1は、概ね燃焼せずに合成ガスG1として、供給経路25に送出されてもよいが、一部が燃焼され、改質炉16の温度を維持するために使用されてもよい。
また、ガス化装置14としてガス化炉と改質炉が一体となった装置を使用する場合には、その一体となった装置に合成ガスG1を供給するとよい。
The synthesis gas G1 returned to the gasification apparatus 14 via the return path 31 is supplied to, for example, the gasification furnace 15. The synthesis gas G1 returned to the gasification furnace 15 may be at least partially combusted in the gasification furnace 15, for example, and used to maintain the temperature of the gasification furnace 15. Alternatively, the synthesis gas G1 may be sent to the reformer 16 without being combusted in the gasification furnace 15.
The synthesis gas G1 returned to the gasification apparatus 14 via the return path 31 does not need to be supplied to the gasification furnace 15, and may be supplied to the reformer 16, or may be supplied to both the gasification furnace 15 and the reformer 16. The synthesis gas G1 returned to the reformer 16 may be sent to the supply path 25 as the synthesis gas G1 without being substantially combusted, or a portion of it may be combusted and used to maintain the temperature of the reformer 16.
Furthermore, when an apparatus in which a gasification furnace and a reformer are integrated is used as the gasification apparatus 14, it is advisable to supply the synthesis gas G1 to the integrated apparatus.

また、本実施形態において、戻り経路31は、図2に示すとおり、ガス量検出器20の後段において、供給経路25に接続されることが好ましい。このような構成によれば、ガス量検出器20は、戻り経路31を介してガス化装置14に戻される前のガス量、すなわち、ガス化装置14で生成される合成ガスG1の総量を検出でき、その検出された総量に基づき、供給経路25において、その後段の流量を調整できる。そのため、有機物質生成部17に供給される合成ガスG1のガス量をより正確かつ迅速に制御できる。
さらに、本実施形態では、戻り経路31は、図2に示すとおり、後段処理装置18の前段において、供給経路25に接続されることが好ましい。また、例えば、戻り経路31は、後段処理装置18として、上記のとおりガス冷却塔、ろ過式集塵器、及び水スクラバが少なくとも設けられる場合には、ガス冷却塔の前段において供給経路25に接続されればよい。このような構成によれば、合成ガスG1は、後段処理装置18(又はガス冷却塔、ろ過式集塵器、及び水スクラバ)にて処理されることなく、ガス化装置14に戻されるので、後段処理装置18の処理によるエネルギーロスを低減できる。
2, the return path 31 is preferably connected to the supply path 25 at a stage subsequent to the gas amount detector 20. With such a configuration, the gas amount detector 20 can detect the amount of gas before being returned to the gasifier 14 via the return path 31, i.e., the total amount of the synthesis gas G1 generated in the gasifier 14, and can adjust the flow rate of the subsequent stages in the supply path 25 based on the detected total amount. Therefore, the amount of the synthesis gas G1 supplied to the organic substance generator 17 can be controlled more accurately and quickly.
Furthermore, in this embodiment, as shown in Fig. 2, the return line 31 is preferably connected to the supply line 25 at a stage upstream of the downstream treatment device 18. Furthermore, for example, when at least a gas cooling tower, a filter-type dust collector, and a water scrubber are provided as the downstream treatment device 18 as described above, the return line 31 may be connected to the supply line 25 at a stage upstream of the gas cooling tower. With this configuration, the synthesis gas G1 is returned to the gasification device 14 without being treated in the downstream treatment device 18 (or the gas cooling tower, the filter-type dust collector, and the water scrubber), so that energy loss due to the treatment in the downstream treatment device 18 can be reduced.

ただし、上記の通り、ガス量検出器20は、後段処理装置18の前段に配置される必要はなく、後段処理装置18の後段に配置されてもよいし、後段処理装置18として2つ以上の処理装置が設けられる場合には2つの処理装置の間に配置されてもよい。その場合、それに合わせて、戻り経路31も、後段処理装置18の後段において、供給経路25に接続してもよいし、後段処理装置18として2つ以上の処理装置が設けられる場合には2つの処理装置の間において供給経路25に接続してもよい。 However, as described above, the gas amount detector 20 does not have to be placed in front of the downstream processing device 18, but may be placed after the downstream processing device 18, or may be placed between the two processing devices when two or more processing devices are provided as the downstream processing device 18. In that case, the return path 31 may also be connected to the supply path 25 after the downstream processing device 18, or may be connected to the supply path 25 between the two processing devices when two or more processing devices are provided as the downstream processing device 18.

また、本実施形態では、戻り経路31は、必ずしも、ガス量検出器20の後段において、供給経路25に接続する必要はなく、ガス量検出器20の前段において供給経路25に接続してもよい。したがって、例えば、戻り経路31は、後段処理装置18の前段において供給経路25に接続させるとともに、ガス量検出器20は、後段処理装置18の少なくとも1つの処理装置の後段に配置されてよい。また、例えば、供給経路25においては、前段側から順に、戻り経路31との接続部分、少なくとも1つの処理装置、ガス量検出器20がこの順に並べられてもよい。より具体的には、後段処理装置18として、上記のとおりガス冷却塔、ろ過式集塵器、及び水スクラバが少なくとも設けられる場合には、戻り経路31は、ガス冷却塔の前段において供給経路25に接続される一方で、ガス量検出器20は例えば水クスラバの後段に設けられてもよいし、ろ過式集塵器と水スクラバの間や、ガス冷却塔とろ過式集塵器の間などに配置されてもよい。
以上の各構成によれば、合成ガスG1は、後段処理装置18において、処理されず、又はできる限り少ない処理がなされたうえでガス化装置14に戻されるので、合成ガスG1の処理によるエネルギーロスを低減できる。一方で、ガス量検出器20は、各種の処理装置で処理された合成ガスG1の流量を検出できるので、合成ガスG1によるガス量検出器20の劣化を防止できる。
In the present embodiment, the return path 31 does not necessarily need to be connected to the supply path 25 at a stage subsequent to the gas amount detector 20, and may be connected to the supply path 25 at a stage prior to the gas amount detector 20. Therefore, for example, the return path 31 may be connected to the supply path 25 at a stage prior to the subsequent processing device 18, and the gas amount detector 20 may be disposed at a stage subsequent to at least one processing device of the subsequent processing device 18. Also, for example, in the supply path 25, the connection portion with the return path 31, at least one processing device, and the gas amount detector 20 may be arranged in this order from the previous stage side. More specifically, in the case where at least a gas cooling tower, a filter type dust collector, and a water scrubber are provided as the subsequent processing device 18 as described above, the return path 31 is connected to the supply path 25 at a stage prior to the gas cooling tower, while the gas amount detector 20 may be provided at a stage subsequent to the water scrubber, or may be disposed, for example, between the filter type dust collector and the water scrubber, or between the gas cooling tower and the filter type dust collector.
According to the above configurations, the synthesis gas G1 is returned to the gasification system 14 without being processed or after being processed as little as possible in the downstream treatment system 18, so that energy loss due to the treatment of the synthesis gas G1 can be reduced. On the other hand, the gas amount detector 20 can detect the flow rate of the synthesis gas G1 that has been treated in various treatment systems, so that deterioration of the gas amount detector 20 due to the synthesis gas G1 can be prevented.

もちろん、本発明において、戻り経路31は、供給経路25に接続される限りいかなる位置に接続されてよい。同様にガス量検出器20も供給経路25のいかなる位置に配置されてもよい。 Of course, in the present invention, the return path 31 may be connected to any position as long as it is connected to the supply path 25. Similarly, the gas amount detector 20 may be disposed at any position in the supply path 25.

<その他の実施形態>
以上のように各実施形態を示して説明した有機物質製造装置、及び有機物質製造方法は、本発明の一例であり、本発明は、上記実施形態の構成に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で様々な改良及び変更が可能であり、構成要素を適宜加えてもよい。
<Other embodiments>
The organic substance manufacturing apparatus and the organic substance manufacturing method described above in relation to each embodiment are examples of the present invention, and the present invention is not limited to the configurations of the above embodiments. Various improvements and modifications are possible without departing from the spirit of the present invention, and components may be added as appropriate.

例えば、以上の各実施形態では、ガス量検出器20で検出されたガス量に基づいて、ガス化装置14に供給される廃棄物G0の量を変え、又は戻り経路31を介して合成ガスの一部を戻すことで、有機物質生成部17に供給される合成ガスG1のガス量を調整したが、これら以外の構成により、有機物質生成部17に供給される合成ガスG1のガス量を調整してもよい。 For example, in each of the above embodiments, the amount of the synthesis gas G1 supplied to the organic substance generation unit 17 is adjusted by changing the amount of waste G0 supplied to the gasification device 14 or returning a portion of the synthesis gas via the return path 31 based on the amount of gas detected by the gas amount detector 20, but the amount of the synthesis gas G1 supplied to the organic substance generation unit 17 may be adjusted by other configurations.

また、ガス化装置14に供給される廃棄物G0の供給量の変更と、合成ガスG1の一部をガス化装置14に戻すことの両方により、有機物質生成部17に供給される合成ガスG1のガス量を制御してもよい。このような構成によれば、有機物質生成部17に供給される合成ガスG1のガス量をさらに制御しやすくなる。
この場合にも、第1及び第2の実施形態と同様に制御すればよく、例えば、ガス量検出器20で検出されるガス量が基準値より多ければ、廃棄物G0の供給量を少なくし、さらに、合成ガスG1の一部をガス化装置14に戻すことにより制御すればよい。また、ガス量検出器20で検出されるガス量が基準値未満であれば、廃棄物G0の供給量を多くすることで制御すればよい。
The amount of the synthesis gas G1 supplied to the organic substance production unit 17 may be controlled by both changing the amount of the waste G0 supplied to the gasification device 14 and returning a portion of the synthesis gas G1 to the gasification device 14. With this configuration, it becomes even easier to control the amount of the synthesis gas G1 supplied to the organic substance production unit 17.
In this case, too, control may be performed in the same manner as in the first and second embodiments, and for example, if the amount of gas detected by the gas amount detector 20 is greater than a reference value, the amount of waste G0 supplied may be reduced, and further, a portion of the synthesis gas G1 may be returned to the gasification device 14. Also, if the amount of gas detected by the gas amount detector 20 is less than the reference value, the amount of waste G0 supplied may be increased.

また、以上では、触媒として微生物触媒を使用する例を説明したが、触媒は微生物触媒に限らず、例えば金属触媒を使用してもよい。金属触媒を使用する場合も、有機物質生成部17は反応器を備え、反応器内部で合成ガスG1を金属触媒に接触させることで有機物質を生成するとよい。反応器内部の温度は、例えば100~400℃、好ましくは100~300℃に維持されるとよい。したがって、後段処理装置18では、合成ガスG1は、40℃以下まで冷却する必要はなく、後段処理装置18の組み合わせを適宜変更して、合成ガスG1を金属触媒の反応に適した状態(温度、及び不純物含有量)に調整すればよい。金属触媒を使用する場合も、上記の通り、有機物質生成部17に供給される合成ガスG1のガス量を制御することで、ガス量のバラつきを抑えて、安定的かつ効率的に有機物質を製造できる。 In the above, an example in which a microbial catalyst is used as a catalyst has been described, but the catalyst is not limited to a microbial catalyst, and for example, a metal catalyst may be used. Even when a metal catalyst is used, the organic substance production unit 17 may be provided with a reactor, and the organic substance may be produced by contacting the synthesis gas G1 with the metal catalyst inside the reactor. The temperature inside the reactor may be maintained at, for example, 100 to 400°C, preferably 100 to 300°C. Therefore, in the post-processing device 18, the synthesis gas G1 does not need to be cooled to 40°C or less, and the combination of the post-processing device 18 may be appropriately changed to adjust the synthesis gas G1 to a state (temperature and impurity content) suitable for the reaction of the metal catalyst. Even when a metal catalyst is used, as described above, by controlling the amount of synthesis gas G1 supplied to the organic substance production unit 17, the variation in the gas amount can be suppressed, and the organic substance can be produced stably and efficiently.

金属触媒としては、水素化活性金属、又は水素化活性金属と助活性金属との集合物が挙げられる。水素化活性金属としては、例えば、混合ガスからエタノールを合成できる金属として知られているものであればよく、例えば、リチウム、ナトリウム等のアルカリ金属、マンガン、レニウム等、周期表の第7族に属する元素、ルテニウム等、周期表の第8族に属する元素、コバルト、ロジウム等の周期表の第9族に属する元素、ニッケル、パラジウム等の周期表の第10族に属する元素等が挙げられる。
これらの水素化活性金属は、1種を単独で使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。水素化活性金属としては、CO転化率のさらなる向上、エタノールの選択率が向上する点から、ロジウム、マンガン及びリチウムを組み合わせたものや、ルテニウム、レニウム及びナトリウムを組み合わせたもの等、ロジウム又はルテニウムとアルカリ金属とその他の水素化活性金属とを組み合わせたものが好ましい。
助活性金属としては、例えば、チタン、マグネシウム、バナジウム等が挙げられる。水素化活性金属に加えて助活性金属が担持されていることで、CO転化率やエタノール選択率などをより高めることができる。
金属触媒としては、ロジウム系触媒が好ましい。ロジウム系触媒は、ロジウム系触媒以外の他の金属触媒を併用してもよい。他の金属触媒としては、銅単独又は銅と銅以外の遷移金属とが担体に担持された触媒が挙げられる。
The metal catalyst may be a hydrogenation active metal or a combination of a hydrogenation active metal and a co-active metal.The hydrogenation active metal may be any metal known to be capable of synthesizing ethanol from a mixed gas, such as an alkali metal such as lithium or sodium, an element belonging to Group 7 of the periodic table such as manganese or rhenium, an element belonging to Group 8 of the periodic table such as ruthenium, an element belonging to Group 9 of the periodic table such as cobalt or rhodium, or an element belonging to Group 10 of the periodic table such as nickel or palladium.
These hydrogenation active metals may be used alone or in combination of two or more. As the hydrogenation active metal, from the viewpoint of further improving the CO conversion rate and the ethanol selectivity, a combination of rhodium, manganese, and lithium, or a combination of ruthenium, rhenium, and sodium, or a combination of rhodium or ruthenium with an alkali metal and another hydrogenation active metal is preferred.
Examples of the promoter active metal include titanium, magnesium, vanadium, etc. By supporting the promoter active metal in addition to the hydrogenation active metal, it is possible to further increase the CO conversion rate, the ethanol selectivity, and the like.
The metal catalyst is preferably a rhodium catalyst. The rhodium catalyst may be used in combination with a metal catalyst other than the rhodium catalyst. Examples of the other metal catalyst include a catalyst in which copper alone or copper and a transition metal other than copper are supported on a carrier.

さらに、上記各実施形態では、乾燥機13が設けられ、乾燥機13で乾燥された廃棄物G0が、ガス化装置14に供給されたが、乾燥機13が省略されてもよい。この場合、貯留部11に貯留された廃棄物G0が、乾燥機13を経ずに上記した各種の廃棄物供給手段によりガス化装置14に供給されるとよい。
また、貯留部11が省略されてもよく、受け入れられた廃棄物G0は、貯留部11を経ずに乾燥機13やガス化装置14に供給されてもよい。
また、乾燥機13で乾燥された廃棄物G0は、貯留部11とは異なる貯留部に一旦貯留した後にガス化装置14に供給してもよい。
Furthermore, in each of the above-described embodiments, the dryer 13 is provided, and the waste G0 dried by the dryer 13 is supplied to the gasification apparatus 14, but the dryer 13 may be omitted. In this case, the waste G0 stored in the storage section 11 may be supplied to the gasification apparatus 14 by the various waste supply means described above without passing through the dryer 13.
In addition, the storage section 11 may be omitted, and the received waste G0 may be supplied to the dryer 13 or the gasification device 14 without passing through the storage section 11.
In addition, the waste G0 dried by the dryer 13 may be temporarily stored in a storage unit different from the storage unit 11 and then supplied to the gasification device 14.

10、30 有機物質製造装置
11 貯留部
12 プラットフォーム
13 乾燥機
14 ガス化装置
15 ガス化炉
16 改質炉
17 有機物質生成部
18 後段処理装置
20 ガス量検出器
22 クレーン
23 給塵機(廃棄物供給手段)
25 供給経路
31 戻り経路
32 バルブ
G0 廃棄物
G1 合成ガス
REFERENCE SIGNS LIST 10, 30 Organic substance production device 11 Storage section 12 Platform 13 Dryer 14 Gasification device 15 Gasification furnace 16 Reformer furnace 17 Organic substance production section 18 Post-processing device 20 Gas amount detector 22 Crane 23 Dust feeder (waste supply means)
25 Supply path 31 Return path 32 Valve G0 Waste G1 Syngas

Claims (11)

廃棄物をガス化装置においてガス化して合成ガスを生成する工程と、
前記合成ガスを、供給経路を介して有機物質生成部に供給し、前記有機物質生成部において微生物触媒に接触させて有機物質を生成する工程と、
前記供給経路を流れる前記合成ガスにおける一酸化炭素と水素の合計流量をガス量として検出する工程と、
前記検出されたガス量に応じて、前記ガス化装置に供給される前記廃棄物の量を変えることで、前記有機物質生成部に供給される前記合成ガスのガス量を制御する工程と
を備える有機物質製造方法。
gasifying the waste in a gasifier to produce synthesis gas;
supplying the synthesis gas to an organic matter production section via a supply path and contacting the synthesis gas with a microbial catalyst in the organic matter production section to produce organic matter;
detecting a total flow rate of carbon monoxide and hydrogen in the synthesis gas flowing through the supply line as a gas amount;
and controlling the amount of the synthesis gas supplied to the organic substance production unit by changing the amount of the waste supplied to the gasification device in accordance with the detected amount of gas.
前記供給経路には、前記合成ガスを前記ガス化装置に戻す戻り経路が接続されており、
前記検出されたガス量が基準値より多ければ、前記供給経路に流れる前記合成ガスの一部を前記戻り経路を介して前記ガス化装置に戻すことで、前記有機物質生成部に供給される前記合成ガスのガス量を制御する、請求項に記載の有機物質製造方法。
a return path for returning the synthesis gas to the gasification apparatus is connected to the supply path;
2. The organic substance production method according to claim 1, further comprising the steps of: if the detected amount of gas is greater than a reference value, returning a portion of the synthesis gas flowing through the supply path to the gasification device via the return path, thereby controlling the amount of the synthesis gas supplied to the organic substance production unit.
前記有機物質がエタノールを含む請求項1又は2に記載の有機物質製造方法。 3. The method for producing an organic substance according to claim 1, wherein the organic substance contains ethanol. 乾燥機で乾燥された廃棄物をガス化装置に供給する請求項1~のいずれか1項に記載の有機物質製造方法。 4. The method for producing an organic substance according to claim 1, wherein the waste material is dried in a dryer and then supplied to a gasification apparatus. 前記乾燥機において前記廃棄物が、水分量が30質量%以下となるように乾燥される請求項4に記載の有機物質製造方法。5. The method for producing an organic substance according to claim 4, wherein the waste is dried in the dryer so that the moisture content is 30% by mass or less. 廃棄物をガス化して合成ガスを生成するガス化装置と、
前記合成ガスを、微生物触媒に接触させて有機物質を生成する有機物質生成部と、
前記ガス化装置で生成した合成ガスを有機物質生成部に供給する供給経路と、
前記供給経路を流れる前記合成ガスにおける一酸化炭素と水素の合計流量をガス量として検出するガス量検出器と、
前記ガス化装置に廃棄物を供給する廃棄物供給手段とを備え、
前記廃棄物供給手段が、前記ガス量検出器で検出されたガス量に応じて、前記ガス化装置に供給される前記廃棄物の量を変えることで、前記有機物質生成部に供給される前記合成ガスのガス量を制御する、有機物質製造装置。
a gasification device for gasifying waste to produce synthesis gas;
an organic matter production section that produces organic matter by contacting the synthesis gas with a microbial catalyst;
A supply path for supplying the synthesis gas generated in the gasification apparatus to an organic matter generation section;
a gas amount detector that detects a total flow rate of carbon monoxide and hydrogen in the synthesis gas flowing through the supply line as a gas amount ;
a waste material supply means for supplying waste material to the gasification apparatus ;
The waste supply means controls the amount of the synthesis gas supplied to the organic substance production section in accordance with the amount of gas detected by the gas amount detector, thereby controlling the amount of the synthesis gas supplied to the organic substance production section.
前記供給経路に接続され、かつ前記供給経路に流れる前記合成ガスを前記ガス化装置に戻す戻り経路を備える請求項に記載の有機物質製造装置。 7. The organic substance production apparatus according to claim 6 , further comprising a return path connected to the supply path and returning the synthesis gas flowing through the supply path to the gasification apparatus. 前記検出されたガス量が基準値より多ければ、前記供給経路に流れる前記合成ガスの一部を前記戻り経路を介して前記ガス化装置に戻すことで、前記有機物質生成部に供給される前記合成ガスのガス量を制御する、請求項に記載の有機物質製造装置。 8. The organic substance production apparatus according to claim 7, further comprising: a gas supply path for supplying a portion of the synthesis gas to the gasification apparatus via the return path when the detected amount of gas is greater than a reference value; and a gas supply path for supplying a portion of the synthesis gas to the gasification apparatus via the return path, thereby controlling the amount of the synthesis gas supplied to the organic substance production unit. 前記有機物質がエタノールを含む請求項6~8のいずれか1項に記載の有機物質製造装置。 9. The organic substance producing apparatus according to claim 6, wherein the organic substance contains ethanol. 廃棄物を乾燥させる乾燥機を備え、
前記廃棄物供給手段が、前記乾燥機で乾燥された廃棄物を前記ガス化装置に供給する請求項6~9のいずれか1項に記載の有機物質製造装置。
Equipped with a dryer for drying waste,
10. The organic substance producing apparatus according to claim 6, wherein the waste material supplying means supplies the waste material dried in the dryer to the gasification apparatus.
前記乾燥機において前記廃棄物が、水分量が30質量%以下となるように乾燥される請求項10に記載の有機物質製造装置。11. The organic substance producing apparatus according to claim 10, wherein the waste is dried in the dryer so that the moisture content of the waste becomes 30% by mass or less.
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