特許 6721697 有価物生成方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6721697

(24)【登録日】2020年6月22日

(45)【発行日】2020年7月15日

(54)【発明の名称】有価物生成方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   C12P 7/06 20060101AFI20200706BHJP

   B01D 8/00 20060101ALI20200706BHJP

   B01D 53/26 20060101ALI20200706BHJP

   C12P 7/54 20060101ALI20200706BHJP

   C12M 1/00 20060101ALI20200706BHJP

   C12P 1/04 20060101ALN20200706BHJP

【ＦＩ】

   C12P7/06

   B01D8/00 Z

   B01D53/26 100

   C12P7/54

   C12M1/00 H

   !C12P1/04 Z

【請求項の数】9

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2018-540585(P2018-540585)

(86)(22)【出願日】2016年9月26日

(86)【国際出願番号】JP2016078215

(87)【国際公開番号】WO2018055756

(87)【国際公開日】20180329

【審査請求日】2019年8月29日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002174

【氏名又は名称】積水化学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085556

【弁理士】

【氏名又は名称】渡辺 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100115211

【弁理士】

【氏名又は名称】原田 三十義

(74)【代理人】

【識別番号】100153800

【弁理士】

【氏名又は名称】青野 哲巳

(74)【代理人】

【識別番号】100207756

【弁理士】

【氏名又は名称】田口 昌浩

(74)【代理人】

【識別番号】100129746

【弁理士】

【氏名又は名称】虎山 滋郎

(72)【発明者】

【氏名】岡田 和己

(72)【発明者】

【氏名】藤森 洋治

【審査官】 野村 英雄

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１５／０３７７１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２０１６／１１４２９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１６−１３１５４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１５−５０４３０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１６３２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２１０６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１４４３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０４５８５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０４０８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−１０８１０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２８２１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１２Ｐ １／００−４１／００

Ｃ１２Ｎ １／００− ７／０８

Ｃ１２Ｑ １／００− ３／００

Ｃ１２Ｎ １５／００−１５／９０

Ｃ１２Ｍ １／００− ３／１０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

ＰｕｂＭｅｄ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

原料ガスから有価物を生成する方法であって、
原料ガス生成部からの原料ガスを相転移性不純物質除去部に通して、気相と固相の間で相転移可能な相転移性不純物質を前記原料ガスから除去する相転移性不純物質除去工程と、
前記相転移性不純物質除去工程後の原料ガスを固液捕捉部のフィルタに通して、前記原料ガス中の固形又は液状の不純物質を捕捉する固液捕捉工程と、
前記固液捕捉工程後の原料ガスを有価物生成反応部へ導入して前記有価物の生成反応を起こさせる反応工程と
を備え、前記相転移性不純物質が、ナフタレン又は１−ナフトールもしくは２−ナフトールを含む昇華性物質であり、
前記相転移性不純物質除去工程が、
前記原料ガスを第１ガス冷却部に通して冷却する第１冷却工程と、
前記第１冷却工程後の原料ガスを、相転移性不純物質の固化物を捕捉する相転移性不純物質捕捉部に通す相転移性不純物質捕捉工程と
を含み、前記相転移性不純物質捕捉工程の後、かつ前記固液捕捉工程の前に、前記原料ガスを第２ガス冷却部に通して前記第１冷却工程よりも低温にして前記原料ガス中の水を除去する第２冷却工程を実行し、
前記第１冷却工程の冷却目標温度を１０℃〜３０℃とし、前記第２冷却工程の冷却目標温度を０℃〜１０℃とし、
前記相転移性不純物捕捉部として、前記固液捕捉部のフィルタより目が粗いフィルタを用いることを特徴とする有価物生成方法。

【請求項2】

前記第２冷却工程の冷却目標温度を２℃程度とすることを特徴とする請求項１に記載の有価物生成方法。

【請求項3】

前記固液捕捉工程後かつ前記反応工程前に、前記原料ガス中のガス状不純物を吸着剤又は金属触媒によって除去するガス状不純物除去工程を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の有価物生成方法。

【請求項4】

前記反応工程では、液状の培地中でガス資化性微生物を培養するとともに、前記原料ガスを前記培地に供給して、前記ガス資化性微生物の発酵によって前記有価物を生成することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の有価物生成方法。

【請求項5】

原料ガス生成部において生成された原料ガスから有価物を生成する装置であって、
気相と固相の間で相転移可能な相転移性不純物質を前記原料ガスから除去する相転移性不純物質除去部と、
前記原料ガス中の固形又は液状の不純物質を捕捉するフィルタを含む固液捕捉部と、
前記原料ガスから前記有価物の生成反応を起こさせる有価物生成反応部と、
を備え、前記原料ガスの供給路に沿って上流側から、前記相転移性不純物質除去部、前記固液捕捉部、前記有価物生成反応部の順に配置されており、前記相転移性不純物質が、ナフタレン又は１−ナフトールもしくは２−ナフトールを含む昇華性物質であり、
前記相転移性不純物質除去部が、前記原料ガスを冷却する第１冷却部と、前記相転移性不純物質の固化物を捕捉するフィルタを含む相転移性不純物質捕捉部とを含み、前記供給路に沿って上流側から、前記第１冷却部、前記相転移性不純物質捕捉部の順に配置されており、
前記供給路に沿って前記相転移性不純物質捕捉部と前記固液捕捉部との間には、前記原料ガスを前記第１冷却部よりも低温にして前記原料ガス中の水を除去する第２冷却部が設けられており、
前記第１冷却部の冷却目標温度が１０℃〜３０℃に設定され、前記第２冷却部の冷却目標温度が０℃〜１０℃に設定されており、
前記相転移性不純物質捕捉部のフィルタが、前記固液捕捉部のフィルタよりも目が粗いことを特徴とする有価物生成装置。

【請求項6】

前記第２冷却部の冷却目標温度が２℃程度であることを特徴とする請求項５に記載の有価物生成装置。

【請求項7】

前記供給路に沿って前記固液捕捉部と前記有価物生成反応部との間には、前記原料ガス中のガス状不純物を除去する吸着剤又は金属触媒を含むガス状不純物除去部が設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の有価物生成装置。

【請求項8】

前記第１冷却部が、前記原料ガスを通しながら冷却する第１冷却路を含み、
前記第２冷却部が、前記原料ガスを通しながら冷却する第２冷却路を含み、
前記第１冷却路のコンダクタンスが、前記第２冷却路のコンダクタンスよりも大きいことを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の有価物生成装置。

【請求項9】

前記有価物生成反応部が、液状の培地中でガス資化性微生物を培養する培養槽を含み、前記原料ガスが前記培地に供給され、前記ガス資化性微生物の発酵によって前記有価物が生成されることを特徴とする請求項５〜８の何れか１項に記載の有価物生成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、合成ガス等の原料ガスからエタノール等の有価物を生成する方法及び装置に関し、特に廃棄物由来の合成ガスから有価物を生成するのに適した方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば、特許文献１では、合成ガスを培養槽に導入して、微生物発酵によってエタノール等の有価物を生成している。合成ガスには、酸素、粒子状物質、タール、Ｈ_２Ｓ、ＢＴＥＸ（ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン）等が少量含まれており、これらは微生物に有害である可能性があるために、前処理部で除去することが記載されている。

【0003】

特許文献２においては、廃棄物を熱分解して生成したガス中の湿分をガス減湿装置で低減している。ガス減湿装置に化学物質が付着して圧損が生じたときは、高温ガスをガス減湿装置に送り込むことで、化学物質を蒸発または昇華させて排出している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−０５０４０６号公報（［０１０２］）

【特許文献2】特許第４５５１７７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

発明者等の研究によれば、廃棄物等に由来する合成ガス（原料ガス）には、ナフタレン、１−ナフトール、２−ナフトール等の昇華性物質をはじめとする、気相と固相の間で相転移可能な相転移性不純物質が含まれているとの知見を得た。この種の相転移性不純物質は、廃棄物処理施設（原料ガス生成部）で生成された当初は気相であっても、培養槽（有価物生成反応部）までの供給路内の温度条件等によっては固相化してフィルタ等に付着する。通常、廃棄物等由来の合成ガスには、多量の水分が含まれているために、冷却して水分を落とそうとすると、相転移性不純物質がますます固相化しやすくなる。固相の相転移性不純物質をススやタール等の固形又は液状の不純物質と一緒にフィルタで捕捉すると、フィルタが詰まりやすくなる。このため、頻繁にフィルタ交換しなければならず、メンテナンスが煩雑化し、運転コストが増大する。一方、特許文献２のように、固相化した相転移性不純物質を熱風等で再度気化させた場合には、気相の相転移性不純物質を含むガスが有価物生成反応部に導入されることで、有価物生成反応に悪影響を及ぼすことが考えられる。
本発明は、かかる知見及び考察に基づいてなされたものであり、合成ガス等の原料ガスの生成部から有価物生成反応部までの供給路上で相転移可能な相転移性不純物質を含む合成ガスから有価物を生成する際に、相転移性不純物質による種々の不具合又は悪影響を回避又は軽減することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するため、本発明方法は、原料ガスから有価物を生成する方法であって、
原料ガス生成部からの原料ガスを相転移性不純物質除去部に通して、気相と固相の間で相転移可能な相転移性不純物質を前記原料ガスから除去する相転移性不純物質除去工程と、
前記相転移性不純物質除去工程後の原料ガスを固液捕捉部に通して、前記原料ガス中の固形又は液状の不純物質を捕捉する固液捕捉工程と、
前記固液捕捉工程後の原料ガスを有価物生成反応部へ導入して前記有価物の生成反応を起こさせる反応工程と
を備えたことを特徴とする。
この有価物生成方法によれば、原料ガスを固液捕捉部ひいては有価物生成反応部に導入する前に、原料ガス中のナフタレン等の相転移性不純物質を除去することができる。これによって、固液捕捉部の詰まりを抑制したり、有価物生成反応部への相転移性不純物質の混入を防止したりできる等、相転移性不純物質による種々の不具合又は悪影響を回避又は軽減することができる。
なお、「不純物質の除去」とは、原料ガスから当該不純物質の少なくとも一部を除去することを意味し、原料ガスから当該不純物質を完全に除去することに限定されない。

【0007】

前記相転移性不純物質除去工程が、
前記原料ガスを第１ガス冷却部に通して冷却する第１冷却工程と、
前記冷却後の原料ガスを、相転移性不純物質の固化物を捕捉する相転移性不純物質捕捉部に通す相転移性不純物質捕捉工程と
を含むことが好ましい。
冷却によってナフタレン等の相転移性不純物質を固相化させることができる。その後、前記相転移性不純物質の固化物を相転移性不純物質捕捉部によって捕捉して除去できる。

【0008】

前記相転移性不純物質捕捉工程の後、かつ前記固液捕捉工程の前に、前記原料ガスを第２ガス冷却部に通して前記第１冷却工程よりも低温にする第２冷却工程を実行することが好ましい。
第２冷却工程によって、原料ガスに含まれる水分を十分に凝縮させ除去したうえで固液捕捉部に導入できる。これによって、固液捕捉部が水分で詰まるのを抑制できる。予め相転移性不純物質を除去しておくことで固液捕捉部の詰まりを一層抑制できる。

【0009】

前記反応工程では、液状の培地中でガス資化性微生物を培養するとともに、前記原料ガスを前記培地に供給して、前記ガス資化性微生物の発酵によって前記有価物を生成することが好ましい。
前記相転移性不純物質除去工程で相転移性不純物質を十分に除去した原料ガスを培地に供給することで、ガス資化性微生物を安定的に培養することができる。

【0010】

また、本発明装置は、原料ガス生成部において生成された原料ガスから有価物を生成する装置であって、
気相と固相の間で相転移可能な相転移性不純物質を前記原料ガスから除去する相転移性不純物質除去部と、
前記原料ガス中の固形又は液状の不純物質を捕捉する固液捕捉部と、
前記原料ガスから前記有価物の生成反応を起こさせる有価物生成反応部と、
を備え、前記原料ガスの供給路に沿って上流側から、前記相転移性不純物質除去部、前記固液捕捉部、前記有価物生成反応部の順に配置されていることを特徴とする。
この有価物生成装置によれば、前記相転移性不純物質除去部によって前記原料ガス中の相転移性不純物質を除去する。次に、前記固液捕捉部によって、前記原料ガス中の固形又は液状の不純物質を捕捉する。次に、前記有価物生成反応部によって、前記原料ガスから前記有価物の生成反応を起こさせる。これによって、固液捕捉部の詰まりを抑制したり、有価物生成反応部への相転移性不純物質の混入を防止したりできる等、相転移性不純物質による種々の不具合又は悪影響を回避又は軽減することができる。

【0011】

前記相転移性不純物質除去部が、
前記原料ガスを冷却する第１冷却部と、
前記相転移性不純物質の固化物を捕捉する相転移性不純物質捕捉部と、
を含み、前記供給路に沿って上流側から、前記第１冷却部、前記相転移性不純物質捕捉部の順に配置されていることが好ましい。
前記第１冷却部によって前記原料ガスを冷却することによって、ナフタレン等の相転移性不純物質を固相化させることができる。その後、前記相転移性不純物質捕捉部によって相転移性不純物質の固化物を捕捉することができる。

【0012】

前記相転移性不純物質捕捉部のフィルタが、前記固液捕捉部のフィルタよりも目が粗いことが好ましい。
前記相転移性不純物質捕捉部のフィルタの目を粗くすることで、該フィルタが相転移性不純物質の固化物や、場合によっては凝縮水等によって詰まるのを抑制できる。
前記固液捕捉部のフィルタの目を細かくすることで、ススやタール等の固形又は液状の不純物質を確実に捕捉して除去できる。また、前記相転移性不純物質の大部分を相転移性不純物質捕捉部で予め除去しておくことで、固液捕捉部のフィルタの詰まりを抑制できる。前記相転移性不純物質捕捉部を透過した相転移性不純物質の固化物については、固液捕捉部において確実に捕捉して除去することができる。

【0013】

前記供給路に沿って前記相転移性不純物質捕捉部と前記固液捕捉部との間には、前記原料ガスを前記第１冷却部よりも低温にする第２冷却部が設けられていることが好ましい。これによって、前記原料ガスに含まれる水分を十分に凝縮させ除去したうえで固液捕捉部に導入でき、固液捕捉部が水分で詰まるのを抑制できる。

【0014】

前記第１冷却部が、前記原料ガスを通しながら冷却する第１冷却路を含み、
前記第２冷却部が、前記原料ガスを通しながら冷却する第２冷却路を含み、
前記第１冷却路のコンダクタンスが、前記第２冷却路のコンダクタンスよりも大きいことが好ましい。
前記第１冷却路のコンダクタンスを大きくすることで、前記第１冷却路が前記相転移性不純物質の固化物で詰まるのを抑制できる。一方、前記第２冷却路のコンダクタンスを小さくし、ひいては、前記第２冷却路を構成する冷却管を小径にすることで、第２冷却路における原料ガスの冷却効率を高めることができ、原料ガスに含まれる水分を確実に凝縮させて除去できる。さらには、固液捕捉部が水分で詰まるのを確実に抑制できる。

【0015】

前記有価物生成反応部が、液状の培地中でガス資化性微生物を培養する培養槽を含み、前記原料ガスが前記培地に供給され、前記ガス資化性微生物の発酵によって前記有価物が生成されることが好ましい。
前記相転移性不純物質除去部で相転移性不純物質を十分に除去した原料ガスを培地に供給することで、ガス資化性微生物を安定的に培養することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、原料ガスからエタノール等の有価物を生成する際に、原料ガス中の相転移性不純物質による種々の不具合又は悪影響を回避又は軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の一実施形態に係る有価物生成システムの概略を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施形態を説明する。
図１に示すように、有価物生成システム１は、合成ガス生成部２（原料ガス生成部）と、有価物生成装置３とを備えている。合成ガス生成部２において合成ガスｇ（原料ガス）が生成される。有価物生成装置３において合成ガスｇから有価物が生成される。生成目的の有価物は、例えばエタノール（Ｃ_２Ｈ_５ＯＨ）である。

【0019】

この実施形態における合成ガス生成部２は、廃棄物処理施設である。廃棄物としては、都市ゴミ、タイヤ、バイオマス、木質チップ、プラスチックごみ等が挙げられる。廃棄物処理施設２には溶融炉が設けられている。溶融炉において、廃棄物が高濃度の酸素ガスによって燃焼されて低分子レベルまで分解される。最終的に、合成ガスｇが生成される。生成時ないしは合成ガス生成部２からの供出時における合成ガスｇの温度は、常温より高温であり、例えば３０℃〜数百℃程度である。

【0020】

廃棄物由来の合成ガスｇは、主要成分としてＣＯ、Ｈ_２、ＣＯ_２を含む。また、合成ガスｇは多量の水分（Ｈ_２Ｏ）を含む。通常、この種の合成ガスｇ中の水分は、ほぼ飽和状態になっている。さらに、合成ガスｇは、有価物生成に有害ないしは不適な不純物として、Ｈ_２Ｓ、Ｏ_２、ＢＴＥＸ等のガス状不純物質のほか、ススやタール等の固形又は液状の不純物質や、相転移性の不純物質を含む。ここで、相転移性不純物質とは、合成ガス生成部２からの供出時は大部分が気相であるが、後記有価物生成反応部６までの輸送過程で相転移して一部又は全部が固相となり得る不純物質（水を除く）を言い、例えばナフタレン、１−ナフトール、２−ナフトール等の昇華性物質が挙げられる。

【0021】

有価物生成装置３は、浄化処理部５と、有価物生成反応部６を備えている。合成ガス生成部２から供給路４が有価物生成反応部６へ延びている。供給路４上に浄化処理部５が介在されている。

【0022】

浄化処理部５は、相転移性不純物質除去部１０と、第２冷却部２０と、固液捕捉部３０と、ガス状不純物質除去部４０を含む。相転移性不純物質除去部１０は、第１冷却部１１と、相転移性不純物質捕捉部１２を含む。供給路４に沿って上流側（合成ガス生成部２の側、図１において左側）から、第１冷却部１１、相転移性不純物質捕捉部１２、第２冷却部２０、固液捕捉部３０、ガス状不純物質除去部４０、有価物生成反応部６の順に配置されている。つまり、相転移性不純物質除去部１０、固液捕捉部３０、有価物生成反応部６の順に配置されている。

【0023】

第１冷却部１１は、例えば熱交換器（チラー）にて構成されている。好ましくは、第１冷却部１１は、複数の冷却管１３を含む多管式の熱交換器にて構成されている。冷却管１３は、洗浄容易性等の観点からは、直管であることが好ましい。冷却管１３は、それぞれ管軸を上下へ向けて、互いに平行に並べられている。

【0024】

冷却管１３の内部が、第１冷却路１４となっている。この第１冷却路１４が供給路４に介在されている。合成ガスｇが第１冷却路１４に通される。
第１冷却部１１の底部からドレイン路１５が延び出ている。

【0025】

第１冷却部１１における冷却管１３の外部空間又は冷却管１３，１３どうし間の空間は、冷媒路１６となっている。冷媒路１６には、エチレングリコール等の冷媒ｒ１が流される。第１冷却路１４における合成ガスｇの流れと、冷媒路１６における冷媒ｒ１の流れは、互いに対向流になっているが、並行流であってもよい。

【0026】

第１冷却部１１の冷却目標温度は、前記相転移（例えばナフタレンの昇華固化）が十分に起き得る範囲で設定されている。好ましくは、第１冷却部１１の冷却目標温度は、例えば常温付近であり、具体的には１０℃〜３０℃程度であり、より好ましくは２０℃程度である。

【0027】

供給路４に沿って第１冷却部１１の下流側（図１において右側）には、相転移性不純物質捕捉部１２が設けられている。相転移性不純物質捕捉部１２は、相転移性不純物質捕捉フィルタ１７を含む。フィルタ１７の材質は、金属でもよく、樹脂でもよく、繊維でもよく、セラミックでもよく、これらを組み合わせたものであってもよい。フィルタ１７が、多層メッシュにて構成されていてもよい。

【0028】

供給路４に沿って相転移性不純物質捕捉部１２の下流側（図１において右側）には、第２冷却部２０が設けられている。第２冷却部２０は、例えば熱交換器（チラー）にて構成されている。好ましくは、複数の冷却管２３を含む多管式の熱交換器にて構成されている。冷却管２３は、洗浄容易性等の観点からは、直管であることが好ましい。冷却管２３は、それぞれ管軸を鉛直に向けて、互いに平行に並べられている。

【0029】

冷却管２３の内部が、第２冷却路２２となっている。この第２冷却路２２が供給路４に介在されている。合成ガスｇが第２冷却路２２に通される。
第２冷却部２０の底部からドレイン路２５が延び出ている。

【0030】

第２冷却部２０における冷却管２３の外部空間又は冷却管２３，２３どうし間の空間は、冷媒路２４となっている。冷媒路２４には、エチレングリコール等の冷媒ｒ２が流される。第２冷却路２２における合成ガスｇの流れと、冷媒路２４における冷媒ｒ２の流れは、互いに対向流になっているが、並行流であってもよい。

【0031】

第２冷却部２０の冷却目標温度は、合成ガスｇ中の水分を十分に凝縮（液化）でき、かつ氷結しない範囲で設定されている。好ましくは、第２冷却部２０の冷却目標温度は、０℃以上常温以下であり、具体的には０℃〜１０℃程度であり、より好ましくは２℃程度である。

【0032】

第１冷却部１１と第２冷却部２０を対比すると、第１冷却部１１のほうが第２冷却部２０よりも冷却目標温度が高い。また、第１冷却部１１の冷却管１３のほうが第２冷却部２０の冷却管２３よりも大径である。したがって、第１冷却路１４のコンダクタンスが、第２冷却路２２のコンダクタンスよりも大きい。

【0033】

供給路４に沿って第２冷却部２０の下流側には、固液捕捉部３０が設けられている。固液捕捉部３０は、固液捕捉フィルタ３２を含む。フィルタ３２の材質は、金属でもよく、樹脂でもよく、繊維でもよく、セラミックでもよく、これらを組み合わせたものであってもよい。フィルタ３２が、多層メッシュにて構成されていてもよい。

【0034】

相転移性不純物質捕捉部１２と固液捕捉部３０を対比すると、相転移性不純物質捕捉部１２のフィルタ１７のほうが固液捕捉部３０のフィルタ３２よりも目が粗い。したがって、フィルタ１７のほうがフィルタ３２よりも粒子が透過しやすい。フィルタ１７とフィルタ３２が共に多層メッシュで構成されている場合、フィルタ１７のメッシュの層数は、フィルタ３２のメッシュの層数の好ましくは３分の１〜２０分の１であり、より好ましくは１０分の１以下である。

【0035】

供給路４に沿って固液捕捉部３０の下流側には、ガス状不純物質除去部４０が設けられている。ガス状不純物質除去部４０は、ＰＳＡ装置（pressure-swing adsorption）、金属触媒などを含む。ＰＳＡ装置の吸着剤としては、ゼオライト、シリカゲル、活性炭等が挙げられる。金属触媒としては、Ｃｕ、Ｐｄ等が挙げられる。

【0036】

供給路４の下流端が有価物生成反応部６に接続されている。詳細な図示は省略するが、有価物生成反応部６は、培養槽を含む。培養槽内の液状の培地中で嫌気性のガス資化性微生物が培養されている。ガス資化性微生物としては、例えば上掲特許文献１や、国際公開第２０１１／０８７３８０号、米国特許ＵＳ２０１３／００６５２８２等に開示された嫌気性細菌を用いることができる。
図示は省略するが、有価物生成反応部６の後段には、蒸留塔を含む精製部が設けられている。

【0037】

有価物生成システム１によって、エタノール（有価物）を生成する方法を説明する。
＜合成ガス生成工程＞
合成ガス生成部２において廃棄物を燃焼することによって合成ガスｇを生成する。この合成ガスｇを供給路４へ導出する。上述したように、導出時の合成ガスｇの温度は、常温より高温である。

【0038】

＜相転移性不純物質除去工程＞
上記合成ガスｇを相転移性不純物質除去部１０に通して、合成ガスｇ中のナフタレン、１−ナフトール、その他の相転移性不純物質（以下、適宜「ナフタレン等」と称す。）を除去する。

【0039】

＜第１冷却工程＞
詳述すると、先ず、合成ガスｇを第１冷却部１１によって冷却する。すなわち、合成ガスｇを第１冷却路１４に通すとともに、冷媒路１６に冷媒ｒ１を通すことで熱交換させる。これによって、合成ガスｇが、例えば常温程度まで冷却される。冷却によって、合成ガスｇ中のナフタレン等が、ガスから固体に昇華（固相化）される。
冷却管１３を比較的大径とし、第１冷却路１４のコンダクタンスを比較的大きくすることによって、第１冷却路１４がナフタレン等の固化物によって詰まるのを抑制できる。
冷却によって合成ガスｇ中の水分の一部が凝縮する。凝縮水は、ドレイン路１５から排出される。

【0040】

＜相転移性不純物質捕捉工程＞
冷却後の合成ガスｇを第１冷却部１１から相転移性不純物質捕捉部１２へ送り、フィルタ１７に通す。これによって、合成ガスｇ中のナフタレン等の固化物をフィルタ１７にて捕捉でき、合成ガスｇからナフタレン等を除去できる。フィルタ１７の目を比較的粗くすることで、フィルタ１７がナフタレン等の固化物や凝縮水によって詰まるのを抑制でき、フィルタ１７の交換頻度を少なくすることができる。

【0041】

＜第２冷却工程＞
その後、合成ガスｇを第２冷却部２０に導入して更に冷却する。すなわち、合成ガスｇを第２冷却路２２に通すとともに、冷媒路２４に冷媒ｒ２を通すことで熱交換させる。これによって、合成ガスｇを第１冷却工程よりも低温にし、好ましくは零度近くにする。冷却管２３を小径にすることで、合成ガスｇの冷却効率を高めることができる。これによって、合成ガスｇ中の水分を十分に凝縮させることができ、合成ガスｇの水分含有量をほとんど零にできる。
予め、相転移性不純物質除去部１０でナフタレン等を除去したうえで、第２冷却部２０による第２冷却工程を行うことによって、第２冷却路２２の詰まりを抑制することができる。
第２冷却部２０で凝縮した水は、ドレイン路２５から排出される。

【0042】

＜固液捕捉工程＞
その後、合成ガスｇを固液捕捉部３０へ送り、フィルタ３２に通す。このフィルタ３２によって合成ガスｇ中のススやタール等の固形又は液状の不純物質を捕捉して除去できる。
第２冷却部２０で予め合成ガスｇ中の水分を除去したうえで、固液捕捉部３０による固液捕捉工程を行うことによって、フィルタ３２の詰まりを抑制することができる。
さらには、相転移性不純物質除去部１０で予めナフタレン等を除去したうえで、固液捕捉部３０による固液捕捉工程を行うことによって、フィルタ３２の詰まりを一層確実に抑制することができる。
なお、相転移性不純物質除去部１０を通過したナフタレン等の固化物は、固液捕捉部３０によって捕捉することができる。

【0043】

＜他の不純物除去工程＞
その後、合成ガスｇをガス状不純物質除去部４０に導入する。ガス状不純物質除去部４０においてＨ_２Ｓ，Ｏ_２，ＢＴＥＸ等のガス状の不純物質を除去する。
この結果、合成ガスｇをクリーンな状態にすることができる。

【0044】

＜反応工程＞
その後、合成ガスｇを有価物生成反応部６の培養液に導入する。有価物生成反応部６においては、培養液中のガス資化性微生物が、合成ガスｇのＣＯ及びＨ_２等を摂取して、エタノール等を発酵生成する。つまり、合成ガスｇを原料にしてエタノール（有価物）の生成反応を起こすことができる。
予め合成ガスｇ中の、Ｏ_２、ＢＴＥＸ、Ｈ_２Ｓ等のガス状の不純物質や、スス、タール等の固形又は液状の不純物質を除去しておくことで、ガス資化性微生物を安定的に培養できる。
更には、予め合成ガスｇ中のナフタレン等の相転移性不純物をも除去しておくことで、ガス資化性微生物を一層安定的に培養できる。

【0045】

＜精製工程＞
上記培養液の一部を蒸留塔（図示せず）へ導入して蒸留する。これによって、エタノールを抽出することができる。

【0046】

以上のように、有価物生成装置３によれば、合成ガスｇからナフタレン等の相転移性不純物質を除去することによって、相転移性不純物質による詰まり等の不具合や、有価物の生成反応への悪影響を回避したり軽減したりすることができる。
２段（複数段）の冷却部１１，２０によって合成ガスｇを段階的に冷却しながら、段階ごとにフィルタ１７，３２の目を細かくすることで、各種の不純物を効率的に除去することができる。

【0047】

第１冷却路１４が詰まって来たときは、逆流洗浄等によって洗浄するとよい。冷却管１３が直管にて構成されているために、洗浄作業を容易化できる。第２冷却路２２についても同様である。
フィルタ１７が詰まって来たら交換する。フィルタ３２も同様である。上述したように、有価物生成装置３によれば、フィルタ１７，２３の詰まりを抑制できるから、交換頻度を少なくできる。したがって、メンテナンスを簡易化でき、運転コストを低減できる。

【0048】

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変をなすことができる。
例えば、相転移性不純物質除去部１０が、オイルスクラバを含んでいてもよい。オイルスクラバを用いて、ナフタレン等の相転移性不純物質を除去してもよい。
相転移性不純物質は、気相から液相を経ずに固相になるナフタレン、１−ナフトール、２−ナフトール等の昇華性物質に限られず、気相から液相を経て固相になるものであってもよい。
生成目的の有価物は、エタノールに限られず、酢酸やメタノール等であってもよい。
有価物生成反応部６が、合成ガスｇを金属触媒に接触させることでエタノール等の有価物を生成するものであってもよい。
原料ガス生成部２は、廃棄物処理施設に限られず、製鉄所や石炭発電所等であってもよい。原料ガスは、製鉄所の副生ガス（転炉、高炉ガス等）であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明は、例えば産業廃棄物の焼却処理で生じるシンガスからエタノールを合成するエタノール生成システムに適用できる。

【符号の説明】

【0050】

１ 有価物生成システム
２ 合成ガス生成部（原料ガス生成部）
３ 有価物生成装置
４ 供給路
５ 浄化処理部
６ 有価物生成反応部
１０ 相転移性不純物質除去部
１１ 第１冷却部
１２ 相転移性不純物質捕捉部
１３ 冷却管
１４ 第１冷却路
１５ ドレイン路
１６ 冷媒路
１７ 相転移性不純物質捕捉フィルタ
２０ 第２冷却部
２３ 冷却管
２２ 第２冷却路
２４ 冷媒路
２５ ドレイン路
３０ 固液捕捉部
３２ 固液捕捉フィルタ
４０ ガス状不純物質除去部
ｇ 合成ガス（原料ガス）
ｒ１ 冷媒
ｒ２ 冷媒

【図1】