纯化气体的制造方法、有价值物的制造方法、气体纯化装置和有价值物制造装置与流程

1.本发明涉及通过将来自废弃物的原料气体中包含的杂质除去来制造纯化气体的、纯化气体的制造方法、有价值物的制造方法、气体纯化装置和有价值物制造装置。


背景技术：

2.已知产业废弃物、一般废弃物等各种废弃物通过热解而气化的技术(参照例如专利文献1)。根据该方法，通过热分解废弃物，可以得到含有大量一氧化碳和氢气的原料气体。来自废弃物的原料气体可用于各种用途，例如，已尝试使用微生物催化剂、金属催化剂等将其转换为有价值物(参见例如，专利文献2)。
3.例如，当将如城市固体废弃物(msw)等包含大量碳以外的成分的物质气化时，来自废弃物的原料气体包含可在气相和固相之间相转移的相转移性杂质，这以萘、1-萘醇、2-萘醇等升华性物质为代表。这种相转移性杂质即使最初在废弃物处理设施中生成的是气相，也会根据主干流的温度条件等而凝固，并附着在设置在主干流的过滤器上，从而产生过滤器堵塞。因此，必须频繁更换过滤器，维护繁杂，运行成本大。
4.在来自废弃物的原料气体中，包含大量水分，如果为了除去水分和相转移性杂质而一次冷却原料气体，则过滤器会捕捉固相化了的相转移性杂质、以及煤灰和焦油等液化了的杂质，过滤器的堵塞变得严重。因此，提出了一种将原料气体的冷却步骤分成两个阶段进行的方法，以分别除去原料气体中的水分和相转移性杂质(参照例如专利文献3)。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1:日本特开2007-45857号公报
8.专利文献2:日本特开2014-050406号公报
9.专利文献3：专利6134347号公报


技术实现要素：

10.发明要解决的课题
11.但是，当在原料气体中包含的相转移性杂质量多的情况下，即使使冷却步骤为两个阶段，或者即使降低冷却温度，也有通过吸附法进行的除去处理不充分的情况。在这种情况下，设置在主干流中的过滤器可能会堵塞，并且存在维护的复杂化和运行成本的增加的问题。并且，在冷却步骤中，由于过度降低温度需要大量的能量，所以产生了运行成本增大的问题。另外，在冷却步骤中，由于过度降低温度，有时会在主干流中产生冻结等危害。
12.本发明是鉴于上述以往的课题而完成的，其课题在于，在从来自废弃物的原料气体生成有价值物时，提供能够有效地除去原料气体中包含的相转移性杂质的纯化气体的制造方法、有价值物的制造方法、气体纯化装置及有价值物制造装置。
13.解决课题的手段
14.本发明的发明人深入研究后发现，通过与真空泵结合的变压吸附装置除去原料气体中的相转移性杂质，可以解决上述问题，从而完成以下本发明。即，本发明提供以下[1]～[18]。
[0015]
[1]一种纯化气体的制造方法，该制造方法将来自废弃物的原料气体中的杂质除去来制造纯化气体，该制造方法包含固相化杂质除去步骤和杂质除去步骤，
[0016]
所述固相化杂质除去步骤是使所述原料气体从相转移性杂质除去部通过，来除去所述原料气体中的固相化了的所述相转移性杂质的步骤，
[0017]
所述杂质除去步骤是使所述固相化杂质除去步骤之后的原料气体从与真空泵组合的变压吸附装置通过来除去所述原料气体中的杂质的步骤。
[0018]
[2]、如[1]所述的纯化气体的制造方法，在使所述原料气体从相转移性杂质除去部通过的步骤之前，包含使所述原料气体冷却的步骤。
[0019]
[3]、如[2]所述的纯化气体的制造方法，所述冷却步骤的冷却温度在20℃以上。
[0020]
[4]、如[1]～[3]中任一项所述的纯化气体的制造方法，还包含使从所述真空泵出来的排气从固液杂质除去部通过，来除去所述原料气体中的固相杂质和液相杂质的固液杂质除去步骤。
[0021]
[5]、如[1]～[4]中任一项所述的纯化气体的制造方法，所述固液杂质除去部是湿气分离器。
[0022]
[6]、如[1]～[5]中任一项所述的纯化气体的制造方法，使从所述真空泵出来的排气流入到可选择的多个排出路中的至少一个。
[0023]
[7]、如[1]～[6]中任一项所述的纯化气体的制造方法，从真空泵出来的排气通过压力计被测量压力。
[0024]
[8]、如[2]～[7]中任一项所述的纯化气体的制造方法，通过所述冷却步骤冷却到所述相转移温度以下、并且是5℃以上且40℃以下。
[0025]
[9]一种有价值物的制造方法，使通过[1]～[8]中任一项所述的纯化气体的制造方法获得的纯化气体与有机催化剂接触来获得有价值物。
[0026]
[10]一种气体纯化装置，是将来自废弃物的原料气体中的杂质除去的气体纯化装置，具有相转移性杂质除去部、和与真空泵组合的变压吸附装置，
[0027]
所述相转移性杂质除去部用于除去所述原料气体中的固相化了的所述相转移性杂质，所述变压吸附装置用于将通过所述相转移性杂质除去部而被除去了固相化了的所述相转移性杂质的原料气体中的杂质除去。
[0028]
[11]、如[10]所述的气体纯化装置，在将所述原料气体从相转移性杂质除去部通过的步骤之前，还包含对所述原料气体进行冷却的冷却部。
[0029]
[12]、如[11]所述的气体纯化装置，通过所述冷却部冷却的温度在20℃以上。
[0030]
[13]、如[10]～[12]中任一项所述的气体纯化装置，还包含固液杂质除去部，所述固液杂质除去部用于将从所述真空泵出来的排气中的固相杂质和液相杂质除去。
[0031]
[14]、如[10]～[13]中任一项所述的气体纯化装置，所述固液杂质除去部是湿气分离器。
[0032]
[15]、如[10]～[14]中任一项所述的气体纯化装置，所述真空泵包含可以作为要排出的原料气体的流路供选择的多个排出路。
[0033]
[16]、如[10]～[15]中任一项所述的气体纯化装置，在所述真空泵的排出侧具有用于测量要排出的所述原料气体的压力的压力计。
[0034]
[17]、如[11]～[16]中任一项所述的气体纯化装置，通过所述冷却部冷却到所述相转移温度以下、并且是5℃以上且40℃以下。
[0035]
[18]、一种有价值物的制造装置，其具有[10]～[17]中任一项所述的气体纯化装置、和有价值物生成部，所述有价值物生成部具有与通过所述气体纯化装置获得的纯化气体接触的有机催化剂。
[0036]
发明效果
[0037]
根据本发明，可以提供纯化气体的制造方法、有价值物的制造方法、气体纯化装置和有价值物制造装置，它们可以在从来自废弃物的原料气体生成有价值物时有效地去掉原料气体中所包含的相转移性杂质。
附图说明
[0038]
图1是本发明第一实施方式的气体纯化装置的示意图。
[0039]
图2是本发明第一实施方式的气体纯化装置中具备的变压吸附装置的示意图。
[0040]
图3是本发明第一实施方式的纯化气体的制造方法的流程图。
[0041]
图4是本发明的第二实施方式的气体纯化装置的示意图。
[0042]
图5是本发明第二实施方式的纯化气体的制造方法的流程图。
[0043]
图6是本发明的第三实施方式的气体纯化装置的示意图。
[0044]
图7是本发明的第三实施方式的纯化气体的制造方法的流程图。
[0045]
图8是本发明的第四实施方式的气体纯化装置的示意图(之一)。
[0046]
图9是本发明第四实施方式的气体纯化装置的示意图(之二)。
[0047]
图10是本发明第五实施方式的气体纯化装置的示意图。
[0048]
图11是本发明的另一实施方式的气体纯化装置的示意图(之一)。
[0049]
图12]是本发明的另一实施方式的气体纯化装置的示意图(之二)。
[0050]
图13是本发明的另一实施方式的气体纯化装置的示意图(之三)。
具体实施方式
[0051]
以下参照附图来说明本发明的实施方式。在以下涉及附图的记载中，将相同或相似的部分用相同或相似的符号表示。但是，附图是示意性的，厚度与平面尺寸的关系、各层厚度的比率等与现实的不同。因此，具体的厚度和尺寸应该参照以下说明来判断。另外，当然在附图相互间也包含彼此的尺寸的关系和比例不同的部分。
[0052]
(第一实施方式)
[0053]
如图1所示，本发明第一实施方式的气体纯化装置1a与原料气体生成设备100和有价值物生成反应部110连接。原料气体生成设备11是生成作为来自废弃物气体的原料气体g1的设备。在原料气体生成设备11中生成的原料气体g1被引入到气体纯化装置1a中。气体纯化装置1a是用于除去所引入的原料气体g1中含有的杂质而生成纯化气体g2的设备。通过气体纯化装置1a生成的纯化气体g2被引入到有价值物生成反应部110中。有价值物生成反应部110是从所引入的纯化气体g2生成诸如乙醇等的有价值物的设备。
[0054]
另外，在本说明书中，“原料气体”是指在原料气体生成设备100中气化而成的气体。另外，所谓“纯化”，是指通过纯化分离气体来除去气体中含有的杂质。
[0055]
另外，在本说明书中，将在原料气体生成设备100中气化而成的原料气体g1被纯化，直到进入有价值物生成反应部110的发酵槽为止的流程称为主干流。另一方面，作为主干流以外的流程，是从后述的真空泵40等排出的流程。
[0056]
＜原料气体生成设备＞
[0057]
原料气体生成设备100是将废弃物气化而成的、来自废弃物的原料气体进行纯化的设备。废弃物的气化例如可以使用气化炉。气化炉是使碳源燃烧(不完全燃烧)的炉，可列举出例如，窑式气化炉(
キルンガス
化炉)、固定床气化炉、流化床气化炉、高炉、等离子体气化炉、碳化炉等。将废弃物气化为原料气体时的温度并没有特别的限制，通常为100～2500℃，优选为700～1500℃，更优选为1100～1300℃。
[0058]
作为可进行气化的废弃物可以是产业固体废弃物等产业废弃物，也可以是城市固体废弃物(msw)等一般废弃物，可以是例如塑料废弃物、生活垃圾、废弃轮胎、生物质废弃物、食物废弃物、建筑材料、木材、木质碎屑、纤维、纸类等可燃性物质，无不特别限定。
[0059]
通过将废弃物气化而获得的原料气体g1可以是含有一氧化碳和氢气的合成气体，除此之外也可以进一步包含二氧化碳、氧气和氮气中的至少一种。原料气体g1包含水分，还包含如硫化氢、氯化氢、氰酸、氨、nox、sox、乙炔和btex(苯、甲苯、乙苯、二甲苯)等气相杂质、煤灰和焦油等固相或液相的固液相杂质，以及相转移性杂质等杂质。另外，相转移性杂质质是指在从原料气体生成设备100提供时大部分为气相，但是可在到有价值物生成部110的输送过程中发生相转移，部分或全部成为固相的杂质(不包括水)，可以举出例如萘、1-萘醇、2-萘醇等升华性物质。
[0060]
在原料气体g1是合成气体的情况，含有一氧化碳和氢气。另外，原料气体g1优选含有一氧化碳0.1体积％以上80体积％以下和氢气0.1体积％以上80体积％以下。另外，构成原料气体g1的合成气体也可以含有二氧化碳。在原料气体g1中，可以含有二氧化碳0.1体积％以上70体积％以下。
[0061]
另外，原料气体g1中的一氧化碳浓度优选为10体积％以上70体积％以下，更优选为20体积％以上50体积％以下。另外，原料气体g1中的氢气浓度优选为10体积％以上70体积％以下，更优选为20体积％以上50体积％以下。
[0062]
另外，原料气体g1中的二氧化碳浓度没有特别限定，但优选为0.1体积％以上40体积％以下，更优选为0.3体积％以上30体积％以下。特别优选二氧化碳浓度在通过有机催化剂进行乙醇生成时降低，从这样的观点来看，更优选为0.5体积％以上25体积％以下。
[0063]
原料气体g1中的氮气浓度通常在40体积％以下，优选为1体积％以上20体积％以下。
[0064]
另外，原料气体g1中的氧气浓度通常为5体积％以下，优选为1体积％以下。另外，氧气浓度越低越好，只要是0体积％以上即可。但是，通常在很多情况下不可避免地含有氧气，氧气浓度实际上在0.001体积％以上。
[0065]
原料气体g1中的一氧化碳、二氧化碳、氢气、氮气及氧气的浓度，可以通过适当地变更废弃物的种类、原料气体生成步骤中的气化温度、气化时供给气体的氧气浓度等燃烧条件，而成为规定的范围。例如，在想变更一氧化碳和氢气浓度的情况下，有变更为废塑料
等的烃化合物(碳和氢)的比率高的废弃物的方法，在想降低氮气浓度的情况下，有在原料气体生成设备11中供给氧气浓度高的气体的方法等。
[0066]
并且，原料气体g1也可以适当地进行一氧化碳、二氧化碳、氢气以及氮气的各成分的浓度调整。浓度调整可以将这些成分的至少一种添加到原料气体g1中进行。
[0067]
另外，上述原料气体g1中的原料气体中的各物质的体积％表示在即将导入后述的气体纯化装置1a时的原料气体中的各物质的体积％，在进行后述的前段处理的情况下，是指进行前段处理后的各物质的体积％。
[0068]
＜气体纯化装置＞
[0069]
气体纯化装置1a包含与相转移性杂质除去部20和真空泵40组合的变压吸附装置30。相转移性杂质除去部20设置在冷却部10的后段，变压吸附装置30设置在相转移性杂质除去部20的后段。
[0070]
在本说明书中，“后段”意味着原料气体的供给流程的后段，“前段”意味着上述原料气体的供给流程的前段。另外，原料气体g1的供给流程是指从原料气体g1向气体纯化装置1a导入到作为纯化气体g2从气体纯化装置1a排出为止的流程，在本实施方式中表示从原料气体生成设备100到有价值物生成部110的气体流动。
[0071]
虽然未图示，但是气体纯化装置1a优选在相转移性杂质除去部20的前段设置前段处理部，可以在向气体纯化装置1a供给之前，在前段处理部中将原料气体g1适当地进行前段处理。前段处理部除去原料气体g1中包含的各种杂质、水、二氧化碳等。当然，也可以省略前段处理部。
[0072]
《前段处理部》
[0073]
对于前段处理部没有特别限定，例如可以是涤气器(scrubber)和脱硫装置等。涤气器使由水或油构成的清洗液与原料气体接触，从原料气体g1中除去水溶性杂质和油溶性杂质的至少一部分。水溶性杂质可以列举硫化氢、氯化氢、氰酸等酸性气体、氨等碱性气体、nox、sox等氧化物。另外，作为油溶性杂质，可以列举btex、萘、1-萘醇、2-萘醇等。
[0074]
＜相转移性杂质除去部＞
[0075]
相转移性杂质除去部20，捕捉并除去导入相转移性杂质除去部20中的原料气体g1中的固相化了的相转移性杂质。
[0076]
相转移性杂质除去部20，只要是能够除去固相化了的相转移性杂质即可，没有特别限定，也可以采用湿气分离器。作为湿气分离器不特别限定，可以列举例如金属、树脂、纤维和陶瓷等的过滤器的组合。过滤器可以是单层网结构，也可以是多层网结构。过滤器的孔的大小只要是能够除去固相化了的相转移性杂质的程度即可，通过使孔的大小相对大，能够抑制被固相化了的相转移性杂质及冷凝水等堵塞，能够减少过滤器的交换频度。
[0077]
另外，在本说明书中，“除去”意味着通过从原料气体中将除去对象物质的至少一部分除去，来降低气体中的对象物质的浓度，不限于将除去去对象物质完全除去。
[0078]
＜变压吸附装置(psa)＞
[0079]
变压吸附装置30与真空泵40组合在一起，用于除去由相转移性杂质除去部20将固相化了的相转移性杂质除去后剩下的原料气体g1中的杂质。
[0080]
变压吸附装置30，只要是能够吸附并除去诸如二氧化碳和btex等的气相杂质，就没有特别限定，可以举出例如与真空泵40为一体的压力真空变压吸附(pvsa)装置。
[0081]
变压吸附装置30是具有填充有吸附剂的吸附塔，通过使压力发生变化，反复进行使杂质吸附到填充在吸附塔中的吸附剂上而将其除去的纯化步骤、和使吸附在吸附剂上的杂质脱离的再生步骤的装置。在变压吸附装置30中使用的吸附剂可以由沸石、硅胶、活性炭等构成，但从有效除去二氧化碳及btex等气相杂质的观点来看，优选沸石、硅胶，更优选沸石。
[0082]
真空泵40，通过使变压吸附装置30的具备吸附剂的吸附部减压，来促进吸附在吸附剂上的气相杂质脱离而将其排出。通过真空泵40脱离出的气相杂质从真空泵40所具有的排出路41排出。也就是说，真空泵40能够防止气相杂质积蓄在变压吸附装置30的吸附剂表面，能够长期维持吸附剂的吸附能力。
[0083]
另外，在再生步骤中，真空泵40通过使变压吸附装置30减压，不仅可以除去吸附剂上吸附的气相杂质，还可以除去吸附剂中残留的相转移性杂质和水分。真空泵40通过再生步骤除去吸附剂中残留的相转移性杂质及水分的一部分，能够防止在后面的纯化步骤中使原料气体g1通过相同的吸附部时、残留在吸附剂中的相转移性杂质及水分包含在原料气体g1中。也就是说，真空泵40能够在纯化步骤中防止吸附剂中残留的相转移性杂质和水分包含在原料气体g1中，稳定地供给纯化气体g2。
[0084]
以下，使用图2对变压吸附装置30进行更详细的说明。另外，在以下说明中，说明变压吸附装置30具有2个吸附塔的例子。但是，变压吸附装置30中的吸附塔不限于2个，也可以是3个以上。
[0085]
如图2所示，变压吸附装置30包含第1吸附塔31和第2吸附塔32，并且与用于向第1吸附塔31和第2吸附塔32提供原料气体g1的导入路21连接。
[0086]
导入路21分支成两条分支路径21a、21b，分支路径21a、21b分别连接到第1吸附塔31的一端31a和第2吸附塔32的一端32b。并且，在各分支路径21a、21b上安装有阀门22a、22b。
[0087]
另外，在导入路21上设置有加压机构23，被加压机构23加压了的原料气体g1经由各分支路21a、21b被供给到第1吸附塔31或第2吸附塔32。加压机构23可以是公知的，例如可以使用鼓风机装置。原料气体g1可以例如通过加压机构23加压到表压0～100kpa加压，优选加压到表压20～80kpa。
[0088]
导入路21，通过打开阀门22a并关闭阀门22b，向第1吸附塔31提供原料气体g1。另外，通过打开阀门22b并且关闭阀门22a，将原料气体g1提供给第2吸附塔32。
[0089]
通过向第1吸附塔31或第2吸附塔32提供原料气体g1，在各吸附塔中进行纯化步骤。具体而言，从被供给了原料气体g1的一个吸附塔(第1吸附塔31和第2吸附塔32中的任意一个)的一端31a、32a将原料气体g1导入塔内。
[0090]
导入塔内部的原料气体g1从第1吸附塔31或第2吸附塔32内部通过，从其另一端31b、32b排出。通过从第1吸附塔31或第2吸附塔32通过，原料气体g1中包含的杂质被吸附剂吸附。因此，从第1吸附塔31或第2吸附塔32的另一端31b、32b排出的气体作为被吸附塔21纯化了的气体(纯化气体g2)经由供给路33(33a或33b)被提供给有价值物生成反应部110。
[0091]
变压吸附装置30包含真空泵40，并且真空泵40经由减压路42连接到第1吸附塔31或第2吸附塔32。减压路42经分支而变为两个减压路42a、42b，其中减压路42a、42b分别连接到第1吸附塔31的一端31a、和第2吸附塔32的一端32b。真空泵40可以通过减压路42a或减压
路42b对第1吸附塔31或第2吸附塔32内进行抽吸和减压。在减压路42a、42b上分别设有阀门43a、43b。
[0092]
第1吸附塔31，通过打开阀门43a，使阀门34a处于关闭状态，并且在阀门43b关闭的状态下通过真空泵40进行减压，从而在第1吸附塔31中进行再生步骤。另外，在第2吸附塔32中，通过使阀门43b打开，使阀门34b处于关闭状态，并且在阀门43a闭合的状态下通过真空泵40进行减压，在第2吸附塔32中进行再生步骤。
[0093]
另外，上述再生步骤可以与纯化步骤并行进行。具体而言，可以在使来自废弃物的原料气体g1从一个吸附塔通过的同时，利用真空泵40吸引另一个吸附塔使其处于减压状态，然后，在抽真空完后通过氮气等清扫气体进行清扫，在另一个吸附塔中进行再生步骤。用于再生步骤的清扫气体从设置在第1吸附塔31、第2吸附塔32的另一端31b、32b的清扫路径(未示出)引入到塔内。引入塔内的清扫气体从第1吸附塔31和第2吸附塔32的内部通过，并且通过减压路42从第1吸附塔31的一端31a和第2吸附塔32的一端32b作为排气排出。
[0094]
此外，第1吸附塔31和第2吸附塔32分别可以重复各阀门的开闭，交替地重复进行上述的纯化步骤和再生步骤。在本实施方式中，通过这样设置多个吸附塔，在该多个吸附塔中依次纯化原料气体g1，由此利用吸附塔连续纯化原料气体。
[0095]
在再生步骤中，通过真空泵40对第1吸附塔31和第2吸附塔32减压，不仅进行再生将吸附在吸附剂上的气相杂质除去，还除去残留在吸附剂中的相转移性杂质和水分。由真空泵40除去的、残留在吸附剂中的相转移性杂质和水分被从排出路41排出。通过再生步骤、用真空泵40除去吸附剂中残留的相转移性杂质及水分的一部分，由此能够防止在后面的纯化步骤中使原料气体g1通过相同的吸附部时、残留在吸附剂中的相转移性杂质及水分包含在原料气体g1中。也就是说，真空泵40能够在纯化步骤中防止吸附剂中残留的相转移性杂质和水分包含在原料气体g1中，从而稳定地供给纯化气体g2。
[0096]
由变压吸附装置30的各吸附塔31、32进行的纯化步骤可以持续进行规定时间，例如，可以进行0.1～10分钟，优选进行0.5～5分钟。
[0097]
另外在再生步骤中，第1吸附塔31和第2吸附塔32分别通过真空泵40被减压为例如表压0～-101.3kpa，优选被减压为表压-60～-88kpa。通过使各吸附塔内部的压力在上述范围内，能够适当地使吸附在吸附剂上的杂质脱离。并且，在各吸附塔中，真空泵40的减压，可以以与纯化步骤相同程度的时间进行，或者从真空泵所消耗的电力的观点，可以进行更短的时间，例如，可以进行上述纯化步骤的时间的0～70％，优选为5～50％的短时间。
[0098]
＜有价值物生成反应部＞
[0099]
通过变压吸附装置30被除去了杂质部的气体，根据需要，在后段处理部(未图示)适当处理后，作为纯化气体g2被提供给有价值物生成部110。
[0100]
作为后段处理部，虽然没有特别限定，但可以列举温度摆动吸附装置、铜、钯等金属催化剂、各种过滤器器等各种清洁装置等。当然，可以省略后段处理部。
[0101]
有价值物生成部110具有有机催化剂或金属催化剂等催化剂。在有价值物生成部110中，纯化气体g2与诸如有机催化剂或金属催化剂等的催化剂接触，而转换为有价值物。只要有价值物是能够从合成气体转换的有机化合物即可，不特别限定，但优选乙醇。乙醇可以比合成气体中包含的氢气和一氧化碳更容易地合成。另外，作为在有价值物生成部110中使用的催化剂，优选有机催化剂。作为有机催化剂优选地使用气体资化性微生物(
ガス
資化
性微生物)。
[0102]
使用气体资化性微生物转换成乙醇时，向充满气体资化性微生物的发酵罐内供应合成气体，用微生物发酵罐将合成气体进行微生物发酵，制造乙醇。气体资化性微生物可以使用例如上述专利文献2、国际公开no.2011/087380、美国专利no.2013/0065282等中公开的厌氧细菌。
[0103]
尽管图中未示出，但是在有价值物生成反应部110的后段设置有包含蒸馏塔的纯化部，由纯化部提取乙醇等有价值物。
[0104]
[纯化气体的制造方法]
[0105]
如图3所示，第一实施方式的纯化气体的制造方法包含固相化杂质除去步骤s11和杂质除去步骤s12。以下，参照图1和图3说明第一实施方式的纯化气体的制造方法。
[0106]
＜固相化杂质除去步骤＞
[0107]
在固相化杂质除去步骤s11中，将原料气体g1中的固相化了的相转移性杂质除去。
[0108]
具体而言，通过将原料气体g1从相转移性杂质除去部20所具备的过滤器通过，将固相化了的相转移性杂质通过过滤器除去。
[0109]
另外，相转移性杂质除去部20所具备的过滤器能够除去原料气体g1中的煤灰和焦油等固液相杂质的一部分。
[0110]
＜杂质除去步骤＞
[0111]
在杂质除去步骤s12中，将固相化杂质除去步骤s11后的原料气体g1从与真空泵40组合后的变压吸附装置30通过，除去原料气体g1中的杂质。
[0112]
具体而言，通过将固相化杂质除去步骤s11后的原料气体g1从变压吸附装置30的具有吸附剂的吸附部通过，使原料气体g1中的二氧化碳及btex等气相杂质吸附到吸附部而被除去。
[0113]
接着，通过真空泵40对变压吸附装置30的具备吸附剂的吸附部减压，使吸附在吸附剂上的气相杂质脱离。并且，真空泵40从排出路41排出包含气相杂质的排气。
[0114]
另外，通过真空泵40减压变压吸附装置30，不仅除去吸附在吸附剂上的气相杂质，还除去残留在吸附剂中的相转移性杂质及水分。并且，真空泵40从排出路41排出包含相转移性杂质和水分的排气。
[0115]
经过杂质除去步骤s12生成的纯化气体g2，被导入有价值物生成反应部110，通过有价值物生成反应部110从纯化气体g2生成乙醇等有价值物。
[0116]
根据本发明第一实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法，通过使用与真空泵组合的变压吸附装置，真空泵能够防止在变压吸附装置的吸附剂表面上积蓄杂质，能够长期维持变压吸附装置的吸附剂的吸附能力。
[0117]
另外，由于真空泵能够排出原料气体中的相转移性杂质的一部分，所以真空泵能够与相转移性杂质除去部一起来除去原料气体中包含的相转移性杂质，能够抑制设置在主干流上的过滤器被相转移性杂质堵塞。由此，能够减轻过滤器交换等的维护，降低运转成本。
[0118]
另外，由于真空泵可以排出原料气体中的一部分水分，因此可以部分承担将原料气体中水分排出的作用，相比于仅通过用冷却部冷却来冷凝并排出原料气体中的水分，可以更降低诸如电使用量之类的运行成本。
[0119]
另外，根据本发明第一实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法，能够有效地除去作为来自废弃物气体的原料气体中的杂质，能够稳定地培养气体资化性微生物。
[0120]
(第二实施方式)
[0121]
接着，说明本发明的第二实施方式。以下，对第二实施方式与第一实施方式重复的内容省略说明，说明与第1实施方式的不同点。
[0122]
如图4所示，第二实施方式中的气体纯化装置1b还包含在相转移性杂质除去部20的上游侧的冷却部10。
[0123]
＜冷却部＞
[0124]
冷却部10冷却所导入的原料气体g1，使相转移性杂质固相化。冷却温度根据要被冷却部10除去的相转移杂质量来确定。在原料气体生成设备100中生成时、或从原料气体生成设备100提供时原料气体g1的温度是比常温更高的温度，例如在30℃～数百℃左右。其中，相转移温度是指相转移性杂质发生相转移的温度，具体而言是指相转移性杂质升华的温度。也就是说，冷却部10的冷却目标温度设定在原料气体g1中含有的相转移性杂质的相转移(例如，萘的升华凝固)能够充分发生的范围内。作为冷却部10的冷却目标温度，只要包含相转移性杂质的相转移温度即可，优选为5℃以上40℃以下，更优选为10℃以上40℃以下，进而更优选为15℃以上35℃以下，尤其更优选在20℃以上30℃以下。在冷却部10中，通过使冷却的温度在上述下限以上，能够防止主干流的管道及过滤器等由于冻结而堵塞。另外，通过冷却的温度在上述下限以上，能够抑制降低温度的能量，能够降低运转成本。通过采用本发明的构成，例如即使在20℃以上的相对高温条件下运转冷却部10，也能通过变压吸附装置30除去相转移性杂质，因此没有问题，另外，真空泵40的运转所需的能量比冷却所需的能量小，因此在这种情况下，在能量上是有利的。进而，通过使冷却的温度在上述下限以上，能够防止由于相转移性杂质过于固相化而导致过滤器等堵塞。
[0125]
通过使从冷却部10到变压吸附装置30之间的原料气体g1的温度为上述下限以上，不会由于原料气体g1的成分冻结而在过滤器等中产生堵塞。另外，通过适当地调整温度，也能够防止原料气体g1中的相转移性杂质过于凝固而堵塞过滤器等。
[0126]
冷却部10可以列举出例如热交换器(chiller)和涤气器。
[0127]
作为冷却部10的热交换器(chiller)优选是由多个冷却管构成的多管式热交换器。在冷却部10是多管式的热交换器的情况下，从容易清洗性的观点来看冷却管优选为直管，优选各管轴朝向上下方向、彼此平行排列。冷却管的外部流通着乙二醇等冷媒，将流进冷却管内部的、被导入冷却部10的原料气体g1冷却。冷却部10具备排放路11，将通过冷却而凝结的原料气体g1中的相转移性杂质和水分从排放路11排出。
[0128]
作为冷却部10的涤气器优选为水涤气器。当冷却部10是水涤气器时，其包含提供内部循环水的循环水供给路(图未示出)。另外，水涤气器的内部最好有用于提高原料气体g1和循环水的气液接触效率的填充材料。此外，水涤气器在外部具有热交换器，水涤气器内的循环水通过热交换器的冷却而保持恒定温度。引入冷却部10中的原料气体g1与水涤气器内部的循环水气液接触而被冷却。冷却部10具备排放路11，将通过冷却而凝结了的原料气体g1中的相转移性杂质和水分与循环水一起从排放路11排出。
[0129]
如图5所示，第二实施方式的纯化气体的制造方法还包含冷却步骤s10。
[0130]
＜冷却步骤＞
[0131]
在冷却步骤s10中，将原料气体g1冷却到相转移性杂质的相转移温度。
[0132]
具体地，利用冷却部10冷却通过原料气体生成设备11生成的原料气体g1。在原料气体生成设备100中生成的原料气体g1通过冷却部10被冷却到相转移性杂质的相转移温度以下，使原料气体g1中含有的相转移性杂质固相化。
[0133]
另外，通过用冷却部10冷却原料气体g1，原料气体g1中的一部分水分凝结，该冷凝水从排放路11中排出。
[0134]
根据本发明第二实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法，可以发挥在第一实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法中描述的相同效果。
[0135]
此外，根据本发明第二实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法，将原料气体用冷却部冷却到相转移温度以下，可以使原料气体中包含的相转移性杂质固相化，并且可以用相转移性杂质除去部有效地除去相转移性杂质。由此，能够抑制设置在主干流上的过滤器被相转移性杂质堵塞，能够减轻过滤器交换等的维护，降低运转成本。
[0136]
(第三实施方式)
[0137]
接着，说明本发明的第三实施方式。以下，将省略对第三实施方式中与第二实施方式重复的说明，而说明与第二实施方式的不同之处。
[0138]
如图6所示，第三实施方式中的气体纯化装置1c，真空泵40的下游侧的排出路41上还包含固液杂质除去部50。
[0139]
固液杂质除去部50，将从真空泵40的排气中的固相杂质和液相杂质除去。具体地，固液杂质除去部50，能够将从真空泵40排出后是气相、但是离开真空泵40变为常温和常压下就固相化或液相化的杂质除去。因此，固液杂质除去部50优选设置在真空泵40的下游侧的排出路41，并且是在会产生固相化或液相化的杂质的位置之后。作为固液杂质除去部50除去的固相杂质，可以列举例如，由于温度的降低而固相化了的相转移性杂质和尘埃等。例如，由固液杂质除去部50除去的液相杂质可以是液相化的水滴等。
[0140]
例如，固液杂质除去部50只要可以将固相杂质和液相杂质移除就没有特别限定，可以是湿气分离器。湿气分离器不特别限定，例如可以是金属、树脂、纤维和陶瓷等过滤器，也可以是它们的组合。过滤器可以是单层网结构，也可以是多层网结构。过滤器的孔的大小只要是能够除去固相杂质和液相杂质的程度就可以，通过使孔的粗糙度相对粗糙，能够抑制被固相杂质、液相杂质以及冷凝水等堵塞，能够减少过滤器的交换频度。
[0141]
如图7所示，第三实施方式的纯化气体的制造方法还包含固液杂质除去步骤s13。
[0142]
＜固液杂质除去步骤＞
[0143]
在固液杂质除去步骤s13中，如图6所示，将从真空泵40的排气通过固液杂质除去部50，除去排气中的固相杂质和液相杂质。
[0144]
具体而言，通过使杂质除去步骤s12后的原料气体g1从固液杂质除去部50通过，来除去在固相化杂质除去步骤s11及杂质除去步骤s12中没去干净的原料气体g1中的杂质。特别是，通过固液杂质除去部50，能够除去在真空泵40排出后是气相、但是离开真空泵40变为常温和常压下就固液相化的杂质，由此能够抑制真空泵40排出后的排出路41、51的堵塞。
[0145]
根据本发明第三实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法，可以发挥与第一和第二实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法中描述的相同效果。
[0146]
此外，根据本发明第三实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法，通过固
液杂质除去部去掉原料气体中的固相杂质和液相杂质，也可以抑制真空泵的排出路中的堵塞。
[0147]
(第四实施方式)
[0148]
下面说明本发明的第四实施方式。以下，对第四实施方式与第二实施方式重复的内容省略说明，说明与第二实施方式的不同点。
[0149]
如图8和图9所示，第四实施方式中的气体纯化装置1d和1e的真空泵40包含多个排出路41a和41b，它们可以作为要排出的排气的流路被选择。
[0150]
在图8所示的气体纯化装置1d中，真空泵40包含与多个排出路41a、41b相同数量的排出口。在这种情况下，可以通过排出路41a、41b所分别具有的阀门44a、44b来选择真空泵40的排气的流路。气体纯化装置1d中的真空泵40，通过打开阀门44a并关闭阀门44b，从排出路41a排出排气。另外，气体纯化装置1d中的真空泵40通过打开阀门44b并且关闭阀门44a，从排出路41b排出排气。
[0151]
在图9所示的气体纯化装置1e中，真空泵40包含一个排出口，并且包含多个排出路41a、41b，它们从与排出口连接的排出路41分支出。在这种情况下，可以通过排出路41a和41b所分别具有的上游侧的阀门42a、42b和下游侧的阀门43a、43b来选择真空泵40的排气的流路。排出气体纯化装置1e中的真空泵40通过打开阀门44a、45a并关闭阀门44b、45b，从排出路41a排出排气。另外，气体纯化装置1e中的真空泵40通过打开阀门44b和45b并且关闭阀门44a和45b，从排出路41b中排出排气。
[0152]
根据本发明第四实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法，可以发挥在第一和第二实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法中描述的相同效果。
[0153]
此外，根据本发明第四实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法，通过包含可以作为从真空泵排出的排气的流路供选择的多个排出路，其，从而即使在任何排出路发生阻塞的情况下，也可以通过其它排出路继续运行。另外，通过具备可以作为从真空泵排出的排气的流路供选择的多个排出路，能够进行未用于运转的排出路的清洗，能够防止堵塞。并且，由于有多个排出口，所以例如即使一个排出口堵塞，原料气体的主干流也不会堵塞，因此有能够持续进行气体纯化、降低或消除向发酵槽供给原料气体停止的风险的优点。由此纯化了的原料气体将持续地进入发酵槽，因此能够维持有机物质的生产率和维持催化剂活性。另外，在催化剂是微生物的情况下，有时伴随着原料组成的突然变化而发生活性降低，或由于原料气体的供给停止而最坏情况下发生灭绝。
[0154]
另一方面，在过去、由于冷却部的管道堵塞，原料气体的主干流会阻塞。在这种情况下，为了防止主干流的阻塞，只能同时设置多个冷却部，这需要很大的成本，以及流路的切换的工夫等问题。
[0155]
另外，通过加粗管径，可以降低对外部空气的热导率，不易冷却，所以会减少析出量。管道的外形越粗越有冷却抑制效果，最好使管道的外形为例如165.2mm以上。
[0156]
(第五实施方式)
[0157]
接着，说明本发明的第五实施方式。以下，将省略第五实施方式中与第二实施方式重叠的说明，说明与第二实施方式的不同之处。
[0158]
如图10所示，第五实施方式中的气体纯化装置1f在真空泵40的排出侧包含压力计60，用于测量要排出的排气的压力。
[0159]
压力计60测量在真空泵40的排出侧(例如排出路41)中流动的排气的压力。压力计60向控制部61发送测量到的压力数据。控制部61基于接收到的压力数据，进行真空泵40的排气的流路选择的控制。作为控制部61的控制，例如，当接收到的压力数据高于预定值时，判断为当前选择的流路发生堵塞，进行选择其他流路的控制。
[0160]
如图10所示，压力计60的安装位置不限于真空泵40的排出侧紧后面的排出路41，也可以是设置在多个排出路41a、41b上的形态。
[0161]
根据本发明第五实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法，可以发挥在第一和第二实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法中描述的相同效果。
[0162]
此外，根据本发明第五实施方式的气体纯化装置和纯化气体的制造方法，通过在真空泵的排出侧具备测量排气的压力的压力计，能够把握排出路的压力，能够立即察觉由排出路的堵塞等引起的压力上升等异常，并进行应对。
[0163]
(其他实施方式)
[0164]
如上所述，虽然参照本发明的实施方式具体地进行了说明，但本发明不限于上述各实施方式。另外，只要不脱离本发明的宗旨，就可以进行各种改良。
[0165]
例如，第三实施方式的气体纯化装置1c和第四实施方式的气体纯化装置1e可以组合。具体地，如图11所示，作为其他实施方式的气体纯化装置1g，固液杂质除去部50可以设置在真空泵40的下游侧紧后面、并且在分支成多个排出路41a、41b之前。另外，作为其他实施方式的气体纯化装置1h，如图12所示，也可以将固液杂质除去部50分别设置在多个排出路41a、41b上。另外，作为其他实施方式的气体纯化装置1i，如图13所示，固液杂质除去部50也可以设置在多个排出路41a、41b汇合后。
[0166]
附图符号说明
[0167]
1a～1i：气体纯化装置
[0168]
10：冷却部
[0169]
11：排放路
[0170]
20：相转移性杂质除去部
[0171]
21：导入路
[0172]
22a，22b：阀门
[0173]
23：加压机构
[0174]
30：变压吸附装置
[0175]
31：第1吸附塔
[0176]
32：第2吸附塔
[0177]
33，33a，33b：供给路
[0178]
34a，34b：阀门
[0179]
40：真空泵
[0180]
41，41a，41b：排出路
[0181]
42，42a，42b：减压路
[0182]
43a，43b：阀门
[0183]
44a，44b，45a，45b：阀门
[0184]
50：固液杂质除去部
[0185]
60：压力计
[0186]
61：控制部
[0187]
100：原料气体生成设备
[0188]
110：有价值物生成反应部