气体处理方法和气体处理装置与流程

气体处理方法和气体处理装置
[技术领域]
[0001]
本发明涉及对至少包含二氧化碳和氮的原料气体进行处理的气体处理方法和气体处理装置。
[

背景技术：
]
[0002]
作为产业废弃物、通常废弃物的处理方法，已知有通过热分解进行的气化方法。通过该方法，通过将废弃物进行热分解，而得到包含一氧化碳和氢的原料气体。原料气体可用于各种用途。例如专利文献1中，将原料气体导入容纳有包含微生物的培养液的培养槽中，通过微生物发酵生成乙醇等的有机物质。
[0003]
[现有技术文献]
[0004]
[专利文献]
[0005]
[专利文献1]日本特开2018
‑
58042号公报
[

技术实现要素：
]
[0006]
[发明所解决的技术问题]
[0007]
在培养槽等由原料气体生成有机物质的有机物质生成装置中，易于因反应而在液面上产生泡沫。认为当过度产生泡沫时，泡沫进入有机物质生成装置的下游侧的装置而导致故障、污染。
[0008]
本发明的目的在于：以抑制有机物质生成装置中的泡沫的发生的方式对原料气体进行处理。
[0009]
[解决问题的技术手段]
[0010]
本发明人为了解决所述问题而进行深入研究。其结果，着眼于不用于或几乎不用于有机物质生成装置中有机物质的生成的二氧化碳和氮，发现通过在这些的总浓度超过阈值的情况下降低原料气体中的二氧化碳浓度，而能够解决所述问题，从而完成了本发明。即，本发明的主旨如下所述。
[0011]
[1]一种气体处理方法，其具有：
[0012]
使至少包含二氧化碳和氮的原料气体通过容纳有吸附二氧化碳的吸附材料的吸附部，降低所述原料气体中的二氧化碳浓度的吸附工序；
[0013]
将通过所述吸附工序而降低了二氧化碳浓度的所述原料气体供给至生成有机物质的有机物质生成装置的供给工序；以及
[0014]
对通过所述吸附部之前或之后的所述原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度或者供给至所述有机物质生成装置的二氧化碳浓度和氮浓度进行测定的监测工序，
[0015]
在所述监测工序中监测得到的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度超过阈值的情况下，所述吸附工序具有提高所述吸附部降低所述原料气体中的二氧化碳浓度的能力的能力调整工序。
[0016]
[2]根据[1]所述的气体处理方法，其中，
[0017]
所述吸附工序中使用的所述吸附部包含第1吸附部和第2吸附部，所述第1吸附部和第2吸附部交替进行使二氧化碳被吸附材料吸附的吸附处理和放出被吸附材料吸附的二氧化碳的再生处理，
[0018]
在监测工序中监测得到的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度超过阈值的情况下，所述能力调整工序缩短所述第1吸附部和所述第2吸附部交替进行的所述吸附处理和所述再生处理的切换周期。
[0019]
[3]根据[1]或[2]所述的气体处理方法，其中，
[0020]
所述吸附工序中使用的所述吸附部包含第1吸附部和第2吸附部，所述第1吸附部和第2吸附部交替进行使二氧化碳被吸附材料吸附的吸附处理和放出被吸附材料吸附的二氧化碳的再生处理，
[0021]
在监测工序中监测得到的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度超过阈值的情况下，所述能力调整工序降低供给至包含所述第1吸附部和所述第2吸附部的所述吸附部的原料气体的流量。
[0022]
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的气体处理方法，其中，
[0023]
所述原料气体为进一步包含氢和一氧化碳的合成气体。
[0024]
[5]根据[4]所述的气体处理方法，其中，
[0025]
所述有机物质以一氧化碳和氢为原料而生成。
[0026]
[6]根据[1]～[5]中任一项所述的气体处理方法，其中，
[0027]
所述吸附工序通过压力摆动吸附方式来降低所述原料气体中的二氧化碳浓度。
[0028]
[7]一种气体处理装置，其为至少包含二氧化碳和氮的原料气体的气体处理装置，其中，
[0029]
所述气体处理装置具有：
[0030]
具有容纳有吸附二氧化碳的吸附材料的吸附部、将所述原料气体导入所述吸附部的导入部以及将所述原料气体从所述吸附部导出的导出部，并且降低所述原料气体中的二氧化碳浓度的吸附装置；
[0031]
将通过所述吸附装置而降低了二氧化碳浓度的所述原料气体供给至生成有机物质的有机物质生成装置的供给装置；
[0032]
对通过所述吸附部之前或之后的所述原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度进行测定的监测部；以及
[0033]
在通过所述监测部测定得到的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度超过阈值的情况下，以提高所述吸附部降低所述原料气体中的二氧化碳浓度的能力的方式对所述吸附部、所述导入部或所述导出部进行控制的控制部。
[0034]
[8]根据[7]所述的气体处理装置，其中，
[0035]
所述吸附装置的所述吸附部包含第1吸附部和第2吸附部，所述第1吸附部和第2吸附部交替进行使二氧化碳被吸附材料吸附的吸附处理和放出被吸附材料吸附的二氧化碳的再生处理，
[0036]
在通过所述吸附部之前或之后的所述原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度或者供给至所述有机物质生成装置的所述原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度超过阈值的情况下，所述控制部缩短所述第1吸附部和所述第2吸附部交替进行的所述
吸附处理和所述再生处理的切换周期。
[0037]
[9]根据[7]或[8]所述的气体处理装置，其中，
[0038]
所述吸附装置的所述吸附部包含第1吸附部和第2吸附部，所述第1吸附部和第2吸附部交替进行使二氧化碳被吸附材料吸附的吸附处理和放出被吸附材料吸附的二氧化碳的再生处理，
[0039]
在通过所述吸附部之前或之后的所述原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度或者供给至所述有机物质生成装置的所述原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度超过阈值的情况下，所述控制部降低供给至包含所述第1吸附部和所述第2吸附部的所述吸附部的原料气体的流量。
[0040]
[10]根据[7]～[9]中任一项所述的气体处理装置，其中，
[0041]
所述吸附部通过压力摆动吸附方式来降低所述原料气体中的二氧化碳浓度。
[0042]
[发明的效果]
[0043]
通过本发明，能够以抑制有机物质生成装置中的泡沫的发生的方式对原料气体进行处理。
[附图说明]
[0044]
[图1]图1是用于说明本发明的一实施方式的图，其为用于说明气体处理装置适用的气体处理系统的概要构成的方框图。
[0045]
[图2]图2是用于说明图1的气体处理系统的气体处理装置的概要构成的方框图。
[0046]
[图3]图3是示意性地表示图1的气体处理系统的吸附装置的一个实例的图。
[0047]
[图4]图4是示意性地表示图1的气体处理系统的有机物质生成装置的图。
[0048]
[图5]图5是用于说明吸附装置的控制方法的一个实例的图。
[0049]
[图6]图6是用于说明吸附装置的控制方法的一个实例的图。
[0050]
[图7]图7是示意性地表示吸附装置的一变形例的图。
[0051]
[图8]图8是用于说明吸附装置的控制方法的一个实例的图。
[0052]
[图9]图9是示意性地表示吸附装置的一变形例的图。
[0053]
[本发明的具体实施方式]
[0054]
以下，参照附图对于本发明的一实施方式进行说明。需要说明的是，本件说明书附加的附图中，为了便于图示和理解，在实物的基础上适宜地对比例尺和横竖的尺寸比等进行了变更和夸张。
[0055]
以下说明的一实施方式中，气体处理装置为：对原料气体进行处理，调整原料气体中包含的各种气体的浓度，将处理后的原料气体供给至有机物质生成装置的装置。该气体处理装置中，进行了以抑制有机物质生成装置中泡沫发生的方式对原料气体进行处理的设计。以下，针对适用于由包含碳化合物的废弃物气化而成的原料气体生成有机物质的气体处理系统的实例，对该气体处理装置进行说明。然而，基于本实施方式的气体配管装置，不限于适用于气体处理系统，还可以适用于利用原料气体的各种系统。
[0056]
首先，对于气体处理系统10的整体构成进行说明。如图1表示的，具有：生成原料气体的原料气体生成装置12、对通过原料气体生成装置12生成的气体进行处理的气体处理装置14、使通过气体处理装置14得到了处理的气体反应而生成有机物质的有机物质生成装置
16、将通过有机物质生成装置16生成的有机物质进行纯化的有机物质纯化装置18。
[0057]
其中，原料气体生成装置12，可设为通过使碳源气化来生成原料气体的装置。作为原料气体生成装置12，可使用使碳源燃烧(不完全燃烧)的气化炉，例如竖炉、窑炉、流化床炉、气化重整炉等。成为原料气体生成装置12的气化炉，由于可通过使废弃物部分燃烧而实现较高的炉床负荷、优异的运转操作性，因此优选为流化层炉式。通过在低温(约450～600℃)并且低氧氛围的流化床炉中将废弃物气化，而能够分解为气体(一氧化碳、二氧化碳、氢、甲烷等)和包含大量碳的焦炭。此外，由于废弃物中包含的不燃物以卫生并且氧化度较低的状态从炉底分离，因此，可选择回收不燃物中的铁、铝等这样的有价值的物质。因此，这样的废弃物的气化中，可高效地进行资源回收利用。
[0058]
作为气化炉的原料气体生成装置12中，气化的温度，通常为100℃以上1500℃以下，优选为200℃以上1200℃以下。作为气化炉的原料气体生成装置12中，气化的反应时间，通常为2秒以上，优选为5秒以上。
[0059]
投入原料气体生成装置12的碳源，没有特别限定，例如，可适宜利用：炼钢厂的焦炭炉、高炉(高炉煤气)、转炉、燃煤电厂中使用的煤、焚化炉(特别是气化炉)中导入的通常废弃物和产业废弃物、各种产业副生的二氧化碳等、用于回收利用的各种含碳材料。更详细而言，碳源可举出：塑料废弃物、湿垃圾、都市废弃物(msw)、废弃轮胎、生物质废弃物、布团、纸等的家庭垃圾、建筑部件等的废弃物、、煤、石油、石油来源化合物、天然气体、页岩气体等，尤其是优选为各种废弃物，从分类成本的观点出发，更优选为未分类的都市废弃物。
[0060]
碳源气化而得到的原料气体，在与后述的有机物质生成装置16的组合中，包含一氧化碳和氢。尤其是在与后述的有机物质生成装置16的组合中，优选通过进行使碳源燃烧(不完全燃烧)的热处理(通称：气化)，即，通过使碳源部分氧化，而生成大量包含一氧化碳的原料气体。原料气体，进一步包含二氧化碳和氮。此外，作为其它的成分，原料气体可进一步包含：煤烟、焦油、氮化合物、硫化合物、磷类化合物、芳香族类化合物等的成分。
[0061]
接下来，针对对通过原料气体生成装置12生成的原料气体进行处理的气体处理装置14进行说明。气体处理装置14，对于通过原料气体生成装置12生成的原料气体，以使其适用于下游侧的有机物质生成装置16中的使用的方式进行处理。例如，气体处理装置14，对原料气体进行处理，以对原料气体中包含的各种气体的浓度进行适当调整。此外，气体处理装置14，可以从通过原料气体生成装置12生成的原料气体中除去或降低各种污染物质、粉尘粒子、杂质、不优选量的化合物等的特定的物质。气体处理装置14，例如，可包含下述装置中的1种或2种以上：气体冷却器(水分分离装置)、低温分离方式(深冷方式)的分离装置、旋风分离器、袋滤器等微粒(煤烟)分离装置、洗涤器(水溶性杂质分离装置)、脱硫装置(硫化物分离装置)、膜分离方式的分离装置、脱氧装置、压力摆动吸附方式的分离装置(psa)、温度摆动吸附方式的分离装置(tsa)、压力温度摆动吸附方式的分离装置(ptsa)、使用了活性炭的分离装置或使用了钯催化剂的分离装置等。
[0062]
图2所示的例中，气体处理装置14包含：洗涤器30、作为水分分离装置而构成的气体配管装置40、吸附装置50和供给装置60。
[0063]
洗涤器30，用于除去原料气体中的污染物质等，可根据其目的而使用湿式清洗法或干式清洗法中的任一种。其中，可适宜使用通过使粒子状的物质与清洗液接触而进行的湿式清洗法，作为一个实例，可使用使用了所谓的水幕的清洗法。在使用了湿式清洗法的情
况下，清洗液，例如，可举出：水、酸性溶液、碱性溶液等，优选水。此外，清洗液的液温通常为40℃以下，优选为30℃以下，更优选为25℃以下，进一步优选为15℃以下。
[0064]
作为水分分离装置而发挥功能的气体配管装置40，将通过洗涤器30处理了的原料气体进行冷却，从原料气体中除去水分。
[0065]
吸附装置50具有从原料气体中吸附二氧化碳的性能。吸附装置50具有p sa、tsa、ptsa中的至少一种。本实施方式中，对于吸附装置50具有psa的实例进行说明。需要说明的是，吸附装置50可具有吸附二氧化碳以外的气体的性能。
[0066]
图3是示意性地表示吸附装置50的一个实例的图。吸附装置50具有：导入部51、包含第1吸附部521和第2吸附部522的吸附部52、导出部54、控制部55和监测部56。
[0067]
导入部51将加压了的原料气体导入吸附部52。图3表示的实例中，包含：以使得导入部51将加压了的原料气体导入吸附部52的第1吸附部521或第2吸附部522中的任一者的方式对原料气体的流路进行切换的导入侧切换部511。
[0068]
吸附部52的第1吸附部521和第2吸附部522均容纳有吸附二氧化碳的吸附材料53。作为吸附材料53，可使用：活性炭、沸石、分子筛等的多孔质材料、胺溶液等的水溶液。
[0069]
第1吸附部521和第2吸附部522交替进行吸附处理和再生处理。吸附处理是指，使二氧化碳在加压环境下被吸附材料吸附的处理。再生处理是指，使被吸附材料吸附的二氧化碳在减压环境下被放出的处理。上述的导入部51，将原料气体导入第1吸附部521或第2吸附部522中待进行吸附处理的吸附部。
[0070]
导出部54将通过了吸附部52的原料气体向下游侧导出。图3表示的实例中，包含导出侧切换部541，所述导出侧切换部541以使得通过了第1吸附部521或第2吸附部522中进行吸附处理的吸附部的原料气体向下游侧导出的方式对原料气体的流路进行进行切换。
[0071]
控制部55，通过控制导入侧切换部511并对导入部51的流路进行切换，来在第1吸附部521和第2吸附部522交替进行吸附处理和再生处理。此外，控制部55，以使得通过了第1吸附部521或第2吸附部522中进行吸附处理的吸附部的原料气体向下游侧的供给装置60导出的方式，对导出侧切换部541进行控制。
[0072]
供给装置60，将通过吸附装置50而降低了二氧化碳浓度的原料气体供给至有机物质生成装置16。气体处理装置14的供给装置60向有机物质生成装置16供给的原料气体中的一氧化碳浓度、氢浓度、二氧化碳浓度和氮浓度分别例如为35～45体积％、35～45体积％、5～15体积％和5～15体积％。供给装置60，例如，包含将吸附装置50与有机物质生成装置16进行连接的配管。此外，供给装置60，可包含调整单位时间向有机物质生成装置16供给的原料气体的流量的调整部。调整部，例如包含阀门。
[0073]
接下来，对于有机物质生成装置16进行说明。有机物质生成装置16，使原料气体进行微生物发酵或与金属催化剂接触来制造有机物质。作为通过原料气体的微生物发酵或金属催化剂反应而得到的有机物质，例如，可举出：甲醇、乙醇、2,3
‑
丁二醇、乙酸、乳酸、异戊二烯、丁二烯等。这些中，优选包含碳原子数1～4的醇或二醇类，更优选包含乙醇。得到的有机物质的用途，没有特别限定。得到的有机物质，例如，可用作塑料、树脂等的原料，可以用作各种溶剂、灭菌剂或燃料。高浓度的乙醇，可用作与汽油等混合的燃料乙醇，例如，还可用作化妆品、饮料、化学物质、燃料(喷射燃料)等的原材料、食品等的添加物，通用性极高。
[0074]
有机物质生成装置16，例如，如图4表示的，具有包含微生物(种)的发酵槽161。发
酵槽161，除了微生物种之外，还可包含培养基(培养液)162。有机物质生成装置16，连接有：供给原料气体的供给管163、回收得到的有机物质的回收管164、将未用于有机物质的生成中的气体排出的排出管165。图4中，符号166表示培养液162中的气泡166。气泡166，主要包含未用于有机物质的生成中的气体，例如包含氮和二氧化碳。气泡166上浮至培养基(培养液)162的液面后，通过排出管165而排出。
[0075]
已知某种厌氧性微生物可通过发酵作用由原料气体等的基质气体生成乙醇等的作为有价值物质的有机物质，该种气体同化性微生物通过液态的培养基进行培养。例如，可以供给并容纳培养液和气体同化性细菌，在该状态下搅拌培养液，同时向发酵槽内供给原料气体。由此，可在培养液中培养气体同化性细菌，通过其发酵作用由原料气体生成有机物质。培养液，是含有主要成分的水、溶解或分散在该水中的营养成分(例如维生素、磷酸等)的液体。这样的培养液的组成，以使得气体同化性细菌得到良好培育的方式进行制备。
[0076]
将原料气体进行微生物发酵的微生物(种)，只要能够以氢和一氧化碳为主要原料对原料气体进行微生物发酵而制造期望的有机物质，就没有特别限定。例如，微生物(种)，优选通过气体同化性细菌的发酵作用，由原料气体生成有机物质。气体同化性细菌中，更优选为梭菌(clostridium)属，特别优选为自产乙醇梭菌，但不限于此。以下，进一步进行例举。
[0077]
气体利用性细菌包含真细菌和古细菌这两者。作为真细菌，例如可举出：梭菌(clostridium)属细菌、穆尔氏菌(moorella)属细菌、醋杆菌(acetobacterium)属细菌、carboxydocella属细菌、红假单胞菌(rhodopseudomonas)属细菌、真杆菌(eubacterium)属细菌、丁酸杆菌(butyribacterium)属细菌、oligotropha属细菌、慢生根瘤菌(bradyrhizobium)属细菌、作为需氧型氢氧化细菌的ralsot onia属细菌等。
[0078]
另一方面，作为古细菌，例如可举出：甲烷杆菌(methanobacterium)属细菌、甲烷短杆菌(methanobrevibacter)属细菌、甲烷砾菌属(methanocalculus)属、甲烷球菌(methanococcus)属细菌、甲烷八叠球菌(methanosarcina)属细菌、甲烷球形菌(methanosphaera)属细菌、甲烷热杆菌(methanothermobacter)属细菌、甲烷发菌(methanothrix)属细菌、甲烷囊菌(methanoculleus)属细菌、甲烷泡菌(methanofollis)属细菌、产甲烷菌(methanogenium)属细菌、甲烧螺旋菌属(met hanospirillium)属细菌、甲烷鬃菌(methanosaeta)属细菌、热球菌(thermococcu s)属细菌、热丝菌(thermofilum)属细菌、arcaheoglobus属细菌等。其中，作为古细菌，优选甲烷八叠球菌属细菌、甲烷球菌属细菌、甲烷热杆菌属细菌、甲烷发菌属细菌、热球菌属细菌、热丝菌属细菌、archaeoglobus属细菌。
[0079]
此外，从一氧化碳和二氧化碳的利用性优异的方面出发，作为古细菌，优选甲烷八叠球菌属细菌、甲烷热杆菌属细菌或甲烷球菌属细菌，特别优选甲烷八叠球菌属细菌或甲烷球菌属细菌。需要说明的是，作为甲烷八叠球菌属细菌的具体例，例如可举出：巴氏甲烷八叠球菌、马氏甲烷八叠球菌、醋酸甲烷八叠球菌等。
[0080]
从如上所述气体利用性细菌中，选择并使用具有较高的目标有机物质生成能力的细菌。例如，作为乙醇生成能力较高的气体利用性细菌，可举出：自产乙醇梭菌(clostridium autoethanogenum)、永达尔梭菌(clostridium ljungd ahlii)、醋酸梭菌(clostridium aceticum)、clostridium carboxidivorans、moorel la thermoacetica、
acetobacterium woodii等。
[0081]
培养所述微生物(种)时使用的培养基，只要是基于菌的适当组成，就没有特别限定。例如，在使用梭菌属为微生物的情况下培养基可参考美国专利申请公开第2017/260552号说明书的“0097”～“0099”等。
[0082]
发酵槽中，培养基(培养液)的温度(培养温度)可采用任意的温度，优选为30～45℃左右，更优选为33～42℃左右，进一步优选为36.5～37.5℃左右。此外，培养时间，优选为连续培养12小时以上，更优选为7日以上，特别优选为30日以上，最优选为60日以上，上限没有特别设定，但是从设备的维护等观点出发，优选为720日以下，更优选为365日以下。需要说明的是，培养时间是指，从将种菌添加至培养槽起，直至将培养槽内的培养液全部排出为止的时间。
[0083]
此外，在反应装置中使用金属催化剂的情况下，可适宜使用：由原料气体得到目的有机物质中使用的公知的金属催化剂，例如，包含选自钌、铑、钯、锇、铱和铂中的1种以上的铂族元素的金属催化剂，从提高co转化率的观点出发为优选的。
[0084]
接下来，对于有机物质纯化装置18进行说明。有机物质纯化装置18，是将经过有机物质生成装置16中的微生物发酵而得到的有机物质含有液进行纯化的装置。例如有机物质纯化装置18，将得到的有机物质含有液在纯化部中分离为：目的有机物质的浓度得到了提高的馏出液、目的有机物质的浓度得到了降低的残留液。作为这样的有机物质纯化装置18，例如，可举出：蒸馏装置、包含渗透蒸发膜的处理装置、包含沸石脱水膜的处理装置、除去沸点低于有机物质的低沸点物质的处理装置、除去沸点高于有机物质的高沸点物质的处理装置、包含离子交换膜的处理装置等。这些装置可以单独使用或组合使用2种以上。作为单元操作，优选使用加热蒸馏、膜分离。
[0085]
加热蒸馏中，可使用蒸馏装置。有机物质(特别是乙醇)的蒸馏时的蒸馏器内的温度，没有特别限定，优选为100℃以下，进一步优选为70～95℃左右。通过将蒸馏器内的温度设为所述范围，能够可靠地进行必要的有机物质与其它的成分的分离、即有机物质的蒸馏(纯化)。
[0086]
有机物质的蒸馏时的蒸馏装置内的压力可以为常压，优选低于大气压，更优选为60～95kpa(绝对压)左右。通过将蒸馏装置内的压力设为所述范围，能够提高有机物质的分离效率，进而提高有机物质的收率。有机物质的收率(蒸馏后得到的有机物质的浓度)，优选为90重量％以上，更优选为99重量％以上，特别优选为99.5重量％以上。
[0087]
膜分离中，可适宜使用公知的分离膜，例如可适宜使用沸石膜。
[0088]
如上所述，气体处理系统10中，可由原料气体制造有机物质。
[0089]
然而，通过原料气体生成装置12生成的原料气体中包含的各气体的浓度有时会发生变动。作为这样的情况，可举出：在碳源不恒定的情况下，通过原料气体生成装置12进行的反应并非均匀体系的反应的情况等。如上所述，在培养槽等由原料气体生成有机物质的有机物质生成装置中，易于因反应而在液面上产生泡沫。这样的情况下，原料气体中的不活泼气体的气体量增大时，即使只是暂时性的，也易于产生泡沫。其结果，泡沫进入有机物质生成装置的下游侧的装置而导致故障、污染。该倾向在碳源不恒定的塑料废弃物、湿垃圾、都市废弃物(msw)、废弃轮胎、生物质废弃物、布团、纸等的家庭垃圾等的废弃物、优选塑料废弃物、湿垃圾、都市废弃物(msw)、废弃轮胎、更优选都市废弃物(msw)的情况下变得更为
显著。
[0090]
与之相对，在本实施方式中，着眼于原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度，通过提高降低二氧化碳浓度的能力的能力调整来防止或抑制泡沫。二氧化碳和氮未用于或几乎未用于有机物质的生成，因此会直接影响发酵槽161的泡沫发生，并且不影响或几乎不影响有机物质的生成。因此，通过着眼于此，而易于防止或抑制泡沫发生。此外，其中，对于二氧化碳，易于通过吸附装置进行浓度调整，因此在本实施方式中，特别是可控制二氧化碳浓度。由此，能够防止或抑制泡沫的发生。
[0091]
更详细而言，对通过吸附部前的二氧化碳浓度和氮浓度或通过吸附部后的二氧化碳浓度和氮浓度进行测定。需要说明的是，也可对通过吸附部之前和之后这两者的二氧化碳浓度和氮浓度进行测定。在测定得到的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度超过阈值的情况下，提高吸附部降低所述原料气体中的二氧化碳浓度的能力，降低二氧化碳浓度。由此，可使得二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度降低，抑制泡沫的发生。需要说明的是，本说明书中，“阈值”通常是指，相对于原料气体中包含的二氧化碳浓度(体积％)和氮浓度(体积％)的总浓度(体积％)高5％以上的值。此时，“原料气体中包含的二氧化碳浓度(体积％)和氮浓度(体积％)的总浓度(体积％)”是指，由碳源连续24小时生成原料气体的情况下的平均值。以下，对于吸附装置50的构成详细地进行说明。
[0092]
本实施方式中，吸附装置50，如图3表示的，具有对原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度进行测定的监测部56。图3表示的实例中，监测部56设置于吸附部52的下游侧中的导出部54。该情况下，监测部56对通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度进行测定。
[0093]
本实施方式中，在原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度超过阈值的情况下，吸附装置50的控制部55以缩短第1吸附部521和第2吸附部522交替进行的吸附处理和再生处理的切换周期的方式，对导入部51和导出部54进行控制。由此，可提高吸附部52降低原料气体中的二氧化碳浓度的能力(以下，也称为二氧化碳除去能力)。该结果，可降低通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度。需要说明的是，通过缩短吸附处理和再生处理的切换周期来提高吸附部52的二氧化碳除去能力的理由，将在后文中进行说明。
[0094]
供给至有机物质生成装置16的原料气体中，未用于或几乎未用于有机物质的生成中的气体的主要成分为氮和二氧化碳。因此，即使在原料气体中的氮浓度增加的情况下，只要提高吸附部52的二氧化碳除去能力，降低原料气体中的二氧化碳浓度，就能够抑制未用于有机物质的生成中的气体的总量的增加。由此，能够抑制在培养基(培养液)162的液面形成泡沫。
[0095]
接下来，对于使用包含上述构成的气体处理装置14对原料气体进行处理的方法进行说明。
[0096]
气体处理装置14，将通过原料气体生成装置12生成的原料气体用洗涤器30、气体配管装置40等进行处理后，导入吸附装置50。吸附装置50，进行将原料气体通过吸附部52而降低原料气体中的二氧化碳浓度的吸附工序。
[0097]
吸附工序中，吸附部52的第1吸附部521和第2吸附部522交替进行吸附处理和再生处理。例如，控制部55，以使得加压了的原料气体交替导入第1吸附部521和第2吸附部522的方式，通过第1切换周期t1对导入部51的导入侧切换部511进行切换。此外，控制部55，以使
得通过了第1吸附部521或第2吸附部522中进行吸附处理的吸附部的原料气体向下游侧导出的方式，通过第1切换周期t1对导出部54的导出侧切换部541进行切换。
[0098]
图5是表示在通过第1切换周期t1对吸附处理和再生处理进行切换的情况下通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度的图。图5中，箭头a表示的期间内，第1吸附部521进行吸附处理，箭头b表示的期间内，第2吸附部522进行吸附处理。
[0099]
吸附材料53吸附二氧化碳的能力，在再生处理后刚刚开始吸附处理时为最高。然后，随着连续进行吸附处理，吸附材料53吸附二氧化碳的能力逐渐降低。因此，如图5表示的，通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度，在第1吸附部521或第2吸附部522刚刚开始吸附处理后变得最低。符号c0是第1吸附部521或第2吸附部522刚刚开始吸附处理后的二氧化碳浓度，例如约为0体积％。符号c1是通过第1切换周期t1对吸附处理和再生处理进行切换的情况下第1吸附部521或第2吸附部522刚刚结束吸附处理前的二氧化碳浓度，例如约为20体积％。通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度的平均值c1(ave)为浓度c0与浓度c1的中间的值，例如约为10体积％。
[0100]
吸附部52中经过了吸附工序的原料气体，通过导出部54送至供给装置60。供给装置60，将通过吸附工序而降低了二氧化碳浓度的原料气体供给至有机物质生成装置16。
[0101]
吸附工序内，吸附装置50的监测部56实施：对通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度进行测定的监测工序。原料气体中的氮浓度例如为10体积％。
[0102]
此外，吸附工序内，吸附装置50的控制部55，对于监测工序中监测得到的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度是否超过阈值进行判定。阈值，可根据发酵槽161内的培养基(培养液)162的液面的高度而进行变更，优选为10～20体积％的范围内，例如15体积％。
[0103]
控制部55，在监测工序中监测得到的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度超过阈值的情况下，进行提高吸附部52的二氧化碳除去能力的能力调整工序。具体而言，控制部55，将第1吸附部521和第2吸附部522交替进行的吸附处理和再生处理的切换周期，变更为短于第1切换周期t1的第2切换周期t2。第2切换周期t2，例如为第1切换周期t1的4/5以下。此外，第2切换周期t2，可以为第1切换周期t1的3/5以下，也可以为第1切换周期t1的2/5以下。
[0104]
以下，对于通过缩短吸附处理和再生处理的切换周期来提高吸附部52的二氧化碳除去能力的理由，参照图6进行说明。图6是表示通过短于第1切换周期t1的第2切换周期t2对吸附处理和再生处理进行切换的情况下通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度的图。图6中，也与图5的情况同样，箭头a表示的期间内，第1吸附部521进行吸附处理，箭头b表示的期间内，第2吸附部522进行吸附处理。
[0105]
如上所述，吸附材料53吸附二氧化碳的能力，在再生处理后刚刚开始吸附处理后为最高，然后，能力逐渐降低。此处，图6表示的实例中，通过短于第1切换周期t1的第2切换周期t2对吸附处理和再生处理进行切换。因此，如图6表示的，第1吸附部521或第2吸附部522刚刚结束吸附处理前，吸附材料53吸附二氧化碳的能力，与通过第1切换周期t1对吸附处理和再生处理进行切换的情况相比较高。因此，图6表示的实例中，第1吸附部521或第2吸附部522刚刚结束吸附处理前的二氧化碳浓度c2，与图5表示的实例中的二氧化碳浓度c1相比较低。例如，浓度c2约为10体积％。该情况下，通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度的平均值c2(ave)为浓度c0与浓度c2的中间的值，例如约为5体积％。这样，通过缩短吸附处理和再生处理的切换周期，能够降低通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度的
平均值。即，通过缩短吸附处理和再生处理的切换周期，能够提高吸附部52的二氧化碳除去能力。
[0106]
这样，根据本实施方式，通过将吸附处理和再生处理的切换周期从周期t1变更为周期t2，能够提高吸附部52的二氧化碳除去能力。由此，能够使得通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度，与通过第1切换周期t1对吸附部52进行控制的情况相比得到降低。因此，即使在原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度增加的情况下，也能够通过二氧化碳浓度的降低而使得所述总浓度为较低的值。由此，能够抑制在有机物质生成装置16中培养基(培养液)162的液面形成泡沫。
[0107]
然后，控制部55，在监测工序中监测得到的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度低于阈值的情况下，可将吸附处理和再生处理的切换周期从周期t2变回周期t1。
[0108]
需要说明的是，可对所述实施方式进行各种变更。以下，根据需要，在参照附图的同时，对于变形例进行说明。以下的说明和以下的说明中使用的附图中，对于可与所述实施方式同样的方式构成的部分，使用与上述的实施方式中对应的部分使用的符号相同的符号，省略重复说明。此外，在所述实施方式中得到的作用效果明显也在变形例中得到的情况下，有时也省略其说明。
[0109]
(第1变形例)
[0110]
本变形例中，对于通过对供给至吸附部52的原料气体的流量进行调整来调整吸附部52的二氧化碳除去能力的实例进行说明。图7是表示本变形例中的吸附装置50的图。
[0111]
如图7表示的，吸附装置50具有：调整导入部51向吸附部52供给的原料气体的流量的流量调整部58。流量调整部58，例如为节流阀。流量调整部58通过控制部55进行控制。
[0112]
控制部55，在监测工序中监测得到的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度超过阈值的情况下，进行提高吸附部52的二氧化碳除去能力的能力调整工序。本变形例中，控制部55降低供给至吸附部52的原料气体的流量。
[0113]
以下，对于通过降低供给至吸附部52的原料气体的流量来提高吸附部52的二氧化碳除去能力的理由，参照图8进行说明。图8是表示以比图5表示的上述的实施方式的情况更低的流量向吸附部52供给原料气体的情况下通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度的图。图8中，也与图5的情况同样，箭头a表示的期间内，第1吸附部521进行吸附处理，箭头b表示的期间内，第2吸附部522进行吸附处理。
[0114]
如上所述，吸附材料53吸附二氧化碳的能力，在再生处理后刚刚开始吸附处理后为最高，然后，能力逐渐降低。能力的降低的程度，对应于被吸附材料53吸附的二氧化碳的累积量。因此，即使在以与图5表示的情况同样的方式通过第1切换周期t1对吸附处理和再生处理进行切换的情况下，当供给至吸附部52的原料气体的流量较低时，被吸附材料53吸附的二氧化碳的累积量较少，因此吸附材料53吸附二氧化碳的能力的降低的程度也较小。因此，图8表示的实例中，第1吸附部521或第2吸附部522刚刚结束吸附处理前的二氧化碳浓度c3，与图5表示的实例中的二氧化碳浓度c1相比较低。该情况下，通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度的平均值c3(ave)为浓度c0与浓度c3的中间的值，例如约为5体积％。
[0115]
这样，通过降低供给至吸附部52的原料气体的流量，能够提高吸附部52的二氧化碳除去能力。因此，即使在原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度增加的情况下，也
能够通过二氧化碳浓度的降低，而将所述总浓度设为较低的值。由此，能够抑制在有机物质生成装置16中培养基(培养液)162的液面形成泡沫。
[0116]
(第2变形例)
[0117]
上述的实施方式和变形例中，对于吸附装置50为压力摆动吸附方式的分离装置(psa)的实例进行了说明，但是吸附装置50的类型没有特别限定。虽然未图示，但是吸附装置50可以为温度摆动吸附方式的分离装置(tsa)或压力温度摆动吸附方式的分离装置(ptsa)。无论吸附装置50的方式如何，可通过根据原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度的总浓度而调整吸附装置50的二氧化碳除去能力，来抑制在有机物质生成装置16中培养基(培养液)162的液面形成泡沫。
[0118]
图9是表示构成为温度摆动吸附方式的分离装置(tsa)的吸附装置50的一个实例的图。图9表示的实例中，控制部55，通过交替提高第1吸附部521和第2吸附部522的温度，来在第1吸附部521和第2吸附部522交替进行吸附处理和再生处理。此外，通过调整吸附处理和再生处理的切换周期或调整供给至吸附部52的原料气体的流量，能够调整吸附装置50的二氧化碳除去能力。
[0119]
(第3变形例)
[0120]
上述的实施方式和变形例中，表示了吸附装置50的监测部56设置在导出侧切换部541的下游侧中的导出部54的实例。即，表示了：监测工序中，对通过吸附部52后的原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度进行测定的实例。然而，对原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度进行测定的位置没有特别限定。例如，虽然未图示，但是吸附装置50的监测部56，可以设置在吸附部52的上流侧中的导入部51。该情况下，监测工序中，对通过吸附部52前的原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度进行测定。此外，对原料气体中的二氧化碳浓度和氮浓度进行测定的监测部，可设置在有机物质生成装置16。该情况下，监测工序中，对于供给至有机物质生成装置16的二氧化碳浓度和氮浓度进行测定。
[0121]
需要说明的是，对于所述实施方式的一些变形例进行了说明，但是还可以适宜组合多个变形例来进行适用。
[0122]
[符号说明]
[0123]
10
ꢀꢀ
气体处理系统
[0124]
12
ꢀꢀ
原料气体生成装置
[0125]
14
ꢀꢀ
气体处理装置
[0126]
16
ꢀꢀ
有机物质生成装置
[0127]
18
ꢀꢀ
有机物质纯化装置
[0128]
20
ꢀꢀ
监测装置
[0129]
30
ꢀꢀ
洗涤器
[0130]
40
ꢀꢀ
气体配管装置
[0131]
50
ꢀꢀ
吸附装置
[0132]
51
ꢀꢀ
导入部
[0133]
511 导入侧切换部
[0134]
52
ꢀꢀ
吸附部
[0135]
521 第1吸附部
[0136]
522 第2吸附部
[0137]
53
ꢀꢀ
吸附材料
[0138]
54
ꢀꢀ
导出部
[0139]
541 导出侧切换部
[0140]
55
ꢀꢀ
控制部
[0141]
56
ꢀꢀ
监测部
[0142]
58
ꢀꢀ
流量调整部
[0143]
60
ꢀꢀ
供给装置