(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応槽であって、
上部入口及び底部排出口；
上部入口及び底部排出口の間の一般に垂直に配置された側壁；及び
少なくとも二つのサポートプレート対
を含み、
前記側壁は、反応槽内の内部流路の周囲を規定し、スクリーンアセンブリを有さず、
前記少なくとも二つのサポートプレート対は、
側壁の内部表面に取り付けられた第一サポートプレート対；
側壁の内部表面に取り付けられた第二サポートプレート対
を含み、
第二のサポートプレート対は、反応槽の長手方向において、第一のサポートプレート対に対して反応槽の異なる高さにあり、
第一サポートプレート対は、互いに対向に配置されるように側壁の内部表面に取り付けられ、第一の単一収束方向において流路の流れの横断面積を減少させ、
第二サポートプレート対は、互いに対向に配置されるように側壁の内部表面に取り付けられ、第一の単一収束方向に対して角度的にオフセットされている第二の単一収束方向において流路の流れの横断面積を減少させることを特徴とする反応槽。
【請求項２】
垂直に隣接する二つのサポートプレート対が、反応槽の直径の４分の３と１．５倍との間の高さによって隔てられている請求項１の反応槽。
【請求項３】
垂直に隣接する二つのサポートプレート対が、一対のサポートプレートの先端と、垂直に隣接する対のサポートプレートの裾端との間において一つ分の槽の直径の垂直距離によって隔てられている請求項１または２の反応槽。
【請求項４】
サポートプレートのそれぞれが平面であり、直線の裾端及び一般に双曲線の上部端を有し、上部端は側壁に隣接する請求項１〜３のいずれかの反応槽。
【請求項５】
サポートプレートのそれぞれが、サポートプレートの外表面と側壁の内部表面との間で１０〜４５度の範囲の角度を形成する請求項４の反応槽。
【請求項６】
角度オフセットが、実質的に９０度のオフセットである請求項１〜５のいずれかの反応槽。
【請求項７】
サポートプレート対のそれぞれの裾端によって規定されるフローカラムが、反応槽の垂直軸と同軸である幾何学中心を有する請求項１〜６のいずれかの反応槽。
【請求項８】
垂直方向に沿って連続する少なくとも２つのサポートプレート対の裾端によって規定されるフローカラムが、反応槽の垂直軸からオフセットされている幾何学中心を有する請求項１〜７のいずれかの反応槽。
【請求項９】
反応槽内でバイオマスを処理するための方法であって、
反応槽の上部入口に細砕バイオマスを連続的に供給する工程；
反応槽内の液体のレベルが反応槽内のバイオマスの上部レベルの実質的に下であるようにバイオマスに水又は他の化学溶液を連続的に添加する工程；
反応槽内でバイオマスを処理する工程；
処理されたバイオマスを反応槽の底部出口から連続的に排出する工程；
バイオマスがバイオマスの上部レベルから底部出口まで、反応槽内を下方に徐々に、連続的に流れるとき、バイオマスを複数のプレート対の間を移動させる工程； 
バイオマスがそれぞれのサポートプレート対の間を下に流れるとき、徐々にバイオマスの圧縮を増大させる工程；
バイオマスがそれぞれのサポートプレート対の下部端を通過して流れるとき、バイオマス上の圧縮力の一部を急激に開放する工程；
を含み、
（i）前記サポートプレート対が反応槽内の異なる高さに配置され、（ii）それぞれの対のプレートは、プレートを下方向に沿って反対側のプレートの方向に内向きに収束させるように側壁に対して傾斜して反応槽の側壁に取り付けられ、（iii）それぞれのプレート対の収束が単一の収束方向に沿い、
第一サポートプレート対の収束は、第一の単一収束方向に沿い、一方、第二サポートプレート対の収束は、第一の単一収束方向に対して角度的にオフセットされている第二の単一の収束方向に沿い、
前記側壁は、スクリーンアセンブリを有さない
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
垂直に隣接するサポートプレート対が実質的に９０度でオフセットされており、サポートプレート対のそれぞれによるバイオマスの圧縮の水平成分が、バイオマスが一つのサポートプレート対の間を移動し、次のサポートプレート対の間に移動するとき、実質的に９０度だけシフトする請求項９の方法。
【請求項１１】
サポートプレート対のそれぞれによる漸次の圧縮及び急激な解放がバイオマス内のアーチの形成を抑制する請求項９または１０の方法。
【請求項１２】
液体レベルが、最下部のサポートプレート対の裾端及び底部出口に又はそれ以下に維持されること、および／または、バイオマスの上部レベルが、反応槽内の最上部の高さのサポートプレート対の先端より高いことを特徴とする請求項９〜１１のいずれかの方法。
【請求項１３】
反応槽に添加される液体の速度が、バイオマスを飽和するのに十分である請求項９〜１２のいずれかの方法。
【請求項１４】
反応槽の上部領域に水蒸気を添加することをさらに含む請求項９〜１３のいずれかの方法。
【請求項１５】
反応槽の底部でバイオマスを撹拌又は混合することをさらに含む請求項９〜１４のいずれかの方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本出願は、２０１１年３月２５日に出願された米国仮出願第６１／４６７，４１９号の利益を主張するものであり、この出願の全部が参照として本出願に包含されている。
【背景】
【０００２】
本発明は、バイオマスのための槽、特に槽内でバイオマスの過度の圧縮を防ぐための内部構造を有する槽に関する。
【０００３】
反応槽は、バイオマスを処理するために使用され、バイオマス中の炭化水素もしくはリグニンもしくは他の構成成分を溶解し、パルプ、燃料又は化学物質を生産する。反応槽は大規模で、垂直に配置され、加圧される。典型的な反応槽は１００フィート（３３メートル）より高い高さと、少なくとも３０フィート（１０メートル）の直径とを有する。反応槽は閉鎖した頂部部分及び閉鎖した底部部分を有する円筒状である。反応槽への入口は、頂部部分にあり、バイオマスが反応槽に入るときにバイオマスから化学溶液（liquor）の一部を除去するための頂部分離装置を含むことがある。反応槽からの出口は底部部分にある。バイオマスは反応槽を入口から出口まで垂直下方に移動する。反応槽内のバイオマスの保持時間は、反応槽内で行われる処理に依存し、数時間、例えば２〜６時間である。反応槽内の圧力は、例えば反応槽の頂部部分で、反応槽に蒸気を加えることなどによって、実質的に大気圧を超える圧力に増大される。熱水又は水蒸気が反応槽内に注入され、反応槽内のバイオマスに熱エネルギーを加え、反応槽内でバイオマスの所望の温度を達成する。
【０００４】
１年生植物からのバイオマスは、木材チップと比較して、低いかさ密度と大きい比表面積を有する傾向にある。低い初期かさ体積と大きい比表面によって、1年生植物バイオマスは木材チップよりも圧縮されやすい傾向にある。反応槽の底部において、バイオマスは、特に液体で飽和したとき、パルプ化のための反応槽での木材チップの圧縮と比較して高度に圧縮した状態になる。バイオマスの高レベルの圧縮は、バイオマス領域が反応槽内で停滞するようになり、他の領域が反応槽内で迅速に移動するバイオマスのカラムを形成するというリスクを増大させる傾向がある。
【０００５】
１年生植物バイオマスの高圧縮は、反応槽の下部部分において、特に反応槽の底部の排出装置に実質的な機械的負荷を与えることがある。これらの高い機械的負荷は、例えば反応槽の底部でスクレーパーを回転させるために必要とされるパワーを増大させることによって、排出装置を作動させるために必要とされるエネルギーを増大させる。高圧縮は、過度であれば、排出装置の作動を妨げることもある。さらに高圧縮は、例えばスクレーパーのアームを曲げることによって、排出装置を損傷させることもある。
【０００６】
高圧縮は、反応槽を通るバイオマスの流れを阻害することもある。高圧縮はバイオマスを圧縮して、固体塊（solid mass）にするので、バイオマスが反応槽を流れなくなる。さらに、高圧縮は、反応槽を下方に流れないバイオマスの圧縮領域を反応槽内につくりだす。
【０００７】
木材チップを処理する大規模な反応槽は、製紙用パルプ及び他の木材ベースの製品を生産するために一般的であり、よく知られている。木材チップを処理する反応槽内の化学溶液の含量は比較的大きい。大きい化学溶液含量は、木材チップが均一な速度で反応槽を下に移動するのを助け、チップの流れの停滞した領域及びチップが迅速に移動するカラムの形成を避けるのに役立つ。しかしながら、大きい化学溶液含量は、例えば反応槽を移動するチップの量を減少させ、加圧、加熱されるべき化学溶液及びチップの体積を増大させるという欠点を有する。
【０００８】
バイオマスは、実質的により少ない液体／化学溶液（liquid／liquor）で反応槽を流れるが、この液体／化学溶液はパルプ化において木材チップを処理するために従来から使用されている。反応槽内の低い水含量を維持することは、バイオマス、特に１年生植物バイオマスからの遊離糖類及び他の望まれる構成要素の濃度を最大化するために一般的に望まれる。低い液体含量、例えば水含量を維持することも反応槽内の温度を上昇させるために必要とされるエネルギー量を減少させ、反応槽内の水蒸気の発生を抑制する。
【０００９】
1年生植物からのバイオマスは、木材チップが吸収するよりも、乾燥重量単位あたり実質的により多くの液体を吸収する。バイオマスへの液体の高い吸収は、反応槽を通るバイオマスの流れを滑らかにするために利用できる自由液体の量を減少させる。１年生植物バイオマスは、反応槽に加えられた水又は他の液体を吸収すると飽和状態になる。液体で飽和されると、１年生植物バイオマスは、液体で飽和した木材とほぼ同じ湿潤密度（wet density）を有する。飽和したバイオマスの重量は、反応槽内の重力によって大きな下方への力をつくりだす。
【００１０】
バイオマスで満たされた反応槽内の自由液体の量は少なくなる傾向にあるが、これは、バイオマスに対する水の比率が低いことと1年生バイオマスによる液体の吸収が大きいことによる。自由液体の量が少ない結果として、バイオマスで満たされた反応槽における液体のレベルは、それが存在する範囲で、反応槽内で比較的低い高さであり、バイオマスのレベルのかなり下である。バイオマスのレベルと液体のレベルとの間の大きな高さの違いにより、反応槽内のより低い高さにおけるバイオマスの圧縮量は高い傾向にある。低い液体レベルによって、バイオマスは反応槽内で浮揚せず、浮揚しないことが、反応槽の底部でバイオマスをさらに圧縮する。
【００１１】
反応槽はそれらの底部に排出口を一般に有する。排出装置は、反応槽からのバイオマスの連続除去を促進するスクレーパー、スクリューコンベヤー又は他の装置でよい。反応槽の底部におけるバイオマスは、反応槽内に自由液体があれば液相にある。反応槽内に自由液体が実質的になければ、バイオマスは反応槽の底部で固相にある。反応槽内の排出装置は、液相又は固相のどちらかにあるバイオマスを排出するために適している必要がある。排出装置は、反応槽の底部で圧縮されたバイオマスを操作し得るものである必要もある。
【００１２】
大規模な加圧反応槽における過度の圧縮力を開放する従来の試みは、例えば米国公開特許出願20030201080に開示されるように、木材チップ垂直反応槽でフローリング（flow rings）を加えることを含むものである。1年生植物バイオマスを処理する反応槽において、圧縮は、材料が槽の周囲に広がる円錐状のフローリング上に引っ掛かるほど過度になることがある。バイオマスが、高い制限されない降伏力及びアーチ状の様相（arching dimensions）を示すとき、バイオマスは、反応槽内の円錐状のフローリングインサートに引っ掛かり、その結果、反応槽内のバイオマスの流れのチャンネル、停滞ポケット、反応槽内のバイオマスのアーチ、及び反応槽を通るバイオマスの流れの一時的又は永続的な停止となることになる。
【００１３】
一次元に収束する側壁を有する反応槽は、反応槽を通る木材チップの下方への流れを促進するために使用されてきた。米国特許出願公開2003/0089470、同2001/0047854及び米国特許6,199,299、同5,700355は、一次元に収束する側壁を有する槽の例を開示する。収束している側壁は、槽の横断面積を減少させ、槽の底部排出口の近くで典型的に使用される。横断面積の減少は、一般的に連続的な横断面積が、槽を下に移動するバイオマスの均一な流れの状態を促進するために望まれる槽の上部の高さに対しては適していない。
【００１４】
例えば1年生植物バイオマスなどのバイオマスを処理するために、反応槽を通るバイオマスの下方への移動を促進する反応槽に対するニーズがある。特に、圧縮されたバイオマスがチャンネル、停滞アーチ及び停滞ポケットを形成する傾向や、一時的又は永続的な流れの停止を起こす傾向を減少させる反応槽に対するニーズがある。
【簡単な説明】
【００１５】
反応槽内において、少なくとも反応槽の与えられた高さにおいて、バイオマスの均一な状態を維持することは一般的に望ましい。例えば、反応槽内のバイオマスの全てに対して均一な下方への流速を達成することが望ましい。反応槽においてバイオマスの流れが停滞する領域や反応槽においてバイオマスが迅速移動するカラムを有することは典型的に望ましくない。同様に、反応槽内の温度は、反応槽のそれぞれの高さにおいて均一であることが望ましい。バイオマスの温度は異なる高さの間で変化してもよく、例えば反応槽を下方に移動するにつれて上昇する。反応槽全体にわたる均一な流れ及び反応槽内のそれぞれの高さにおける均一な温度は、バイオマスの均一な処理及びバイオマスの流れを促進するが、この均一な特徴は、この反応槽から得られるものである。
【００１６】
反応槽の側壁上に単一収束プレートを有する反応槽が発明された。単一収束プレートは対となっており、側壁の反対側に対称に配置される。プレートの複数の対が反応槽内の異なる高さに配置される。プレートのそれぞれの対は、プレート対の上又は下から、水平面において９０度の回転で配置されている。垂直に隣接するサポートプレート対の間の角度オフセット（angular offset）は、９０度以外となるように選択されてもよく、例えば２５〜９０度の範囲である。反応槽内の異なる高さにおける収束プレート対及び角度によって、反応槽を下降するバイオマス流路の投影図（projection）は、結果的に、中心が正方形、実質的に中心が正方形、又は実質的に長方形の開口となる。収束プレート自体による一時的な反応槽の内部直径の減少を除いて、収束プレートが、反応槽の全体的な内部直径を減少又は増大させる必要はない。
【００１７】
バイオマスが反応槽を下に移動するとき、プレートは圧縮量を少し増大させ、次に圧縮量を迅速に開放する。プレートの傾斜は、プレートによって、プレートを通過して移動するバイオマスに与えられる圧縮力をもたらす。この圧縮力は、プレートの傾斜によって、水平成分を有する。圧縮力の水平成分の方向は、それぞれのプレートの外表面に平行な水平線に垂直である。
【００１８】
バイオマスがプレートを通過して移動するとき、圧縮の急激な開放が、反応槽内でバイオマスがアーチ状になったり、引っ掛かったりする傾向を減少させる。プレートによって形成される単一収束は、多次元収束の装置であるフローリング又は他の設備を用いれば起こり得る引っ掛かりを最小限にする。
【００１９】
反応槽の種々の高さでプレート対は、特に反応槽の底部でバイオマスの圧縮を減少させる。圧縮の減少は、自由液体がほとんどないか全くない反応槽で最も顕著である。圧縮の減少は、反応槽内の下部の高さでチャネリング又は流れの停止のリスクを減少させる。圧縮の減少は、反応槽の底部にあるスクレーパー、スクリューコンベヤー、又は他の出口装置を駆動するために必要とされるねじれ力も減少させる。減少したねじれ力は、出口装置を駆動するために必要とされるモーター及びギアボックスをより小さくすることを可能にするので、モーター及びギアボックスは、液体充填槽を有する反応槽のために必要とされるものより大きくならない。
【００２０】
反応槽が発明され、該反応槽は、
上部入口及び底部排出口；
上部入口及び底部排出口の間の一般に垂直に配置された側壁；
側壁によって規定される内部バイオマス流路；
側壁の反対側に配置された第一サポートプレート対；
及び側壁の反対側に配置された第二サポートプレート対；
を含み、
バイオマスが上部入口を通って反応槽に入り、流路を流れ、底部排出口を通って排出され、
第一サポートプレート対は、第一の単一収束方向において流路の流れの横断面積を減少させ、
第二サポートプレート対は、第二の単一収束方向において流路の流れの横断面積を減少させ、
第二の単一収束方向は第一の単一収束方向に直角であり、
第二のサポートプレート対は第一のサポートプレート対に対して反応槽の異なる高さにあるものである。
【００２１】
サポートプレートは反応槽の直径の０．７５倍から１．５倍の間の高さで隔てられ、例えば、直径の１倍〜１．２５倍であり、直径の１倍を含む。サポートプレートのそれぞれは平面であり、直線の裾端を有し、一般に双曲線の上部端を有する。それぞれのサポートプレートの上部端が側壁に隣接する。サポートプレートの外表面は、側壁に対して１０〜４５度、２０〜４０度の間の角度を形成し、例えば３０度である。
【００２２】
別の反応槽が発明され、該反応槽は、
上部入口及び底部排出口；
上部入口及び底部排出口の間の一般に垂直に配置された側壁；
側壁の反対側に配置された第一サポートプレート対；
及び側壁の反対側に配置された第二サポートプレート対；
を含み、
側壁は、反応槽内の内部流路の周囲を規定し、
第一のサポートプレート対は、第一の単一収束方向において流路の流れの横断面積を減少させ、
第二のサポートプレート対は、第二の単一収束方向において流路の流れの横断面積を減少させ、
第二の単一収束方向は、第一の単一収束方向に対して角度的にオフセットされており、
第二のサポートプレート対は、第一のサポートプレート対に対して反応槽の異なる高さにあるものである。
【００２３】
反応槽内でバイオマスを処理するための方法が発明され、該方法は、
反応槽の上部入口に細砕バイオマスを連続的に供給する工程；
反応槽内の液体のレベルが反応槽内のバイオマスの上部レベルの実質的に下であるようにバイオマスに水又は他の化学溶液を連続的に添加する工程；
反応槽内でバイオマスを処理する工程；
処理されたバイオマスを反応槽の底部出口から連続的に排出する工程；
バイオマスがバイオマスの上部レベルから底部出口まで、反応槽内を下方に徐々に、連続的に流れるとき、バイオマスを複数のプレート対の間を移動させる工程（（i）サポートプレート対が反応槽内の異なる高さに配置され、（ii）それぞれの対のプレートは、プレートを下方向に沿って反対側のプレートの方向に内向きに収束させるように側壁に対して傾斜して反応槽の側壁に取り付けられ、（iii）それぞれのプレート対の収束が単一の収束方向に沿うものである。）；    
バイオマスがそれぞれのサポートプレート対の間を下に流れるとき、徐々にバイオマスの圧縮を増大させる工程；
バイオマスがそれぞれのサポートプレート対の下部端を通過して流れるとき、バイオマス上の圧縮力の一部を急激に開放する工程；
を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図1は、反応槽内の内部に取り付けられた単一収束プレート対を有する反応槽の垂直軸に沿った横断面図である。
【００２５】
【図２】図２は、線２−２に沿って切り取られた、反応槽の垂直軸をつらぬく横断面図である。
【００２６】
【図３】図３は、単一収束プレートの平面図である。
【００２７】
【図４】図４は、反応槽の側壁に取り付けられた単一収束プレートの横断面図である。
【詳細な説明】
【００２８】
図1は、バイオマス、例えば1年生植物バイオマスのための上部入口１２を有する反応槽１０の垂直面に沿って切り取られた横断面図である。図２は、頂部から下部への視座からの反応槽１０の水平面に沿った横断面図である。
【００２９】
反応槽１０は1年生植物バイオマス、例えばワラを処理するために適合されている。上部入口１２は頂部分離装置、スクリューコンベヤー、又はバイオマスを反応槽の中へ移動するための輸送機械を含む。液体、例えば水又は透明な化学溶液（clear liquor）が、バイオマスの流入と共に、又は液体入口１４を通して反応槽の頂部に添加される。水蒸気又は他の加熱気体が反応槽に、例えば熱入口１６を通して添加される。水蒸気又は他の気体が、反応槽内の圧力を大気圧を超える内部圧力、例えば１０〜２０psig以上に上昇させるために添加される。
【００３０】
反応槽１０は、一定の直径（Ｄ）を有し、垂直軸１３に沿って垂直に配置されるように図1に示されている。反応槽は、槽の全体の長さに渡って円形の横断面を有するように図２に示されている。あるいは、反応槽は全体的又は部分的に、楕円形、方形、又は他の横断面形状である横断面を有する。反応槽は、反応槽への稼働要求に基づいて、所定の高さ及び直径（Ｄ）を有する。典型的な反応槽は、１００フィート（３３メートル）を超える高さ及び少なくとも３０フィート（１０メートル）の直径を有する。
【００３１】
反応槽は、図１に示され、側方が直線であり円筒状の側壁１８を有する。あるいは、反応槽は一つ以上の異なる高さにおいて反応槽の直径が頂部から底部へと徐々に増加する拡張部を含む。図1には示されていないが、反応槽は、反応槽内のバイオマスから化学溶液を抽出するために側壁にスクリーンを含み、反応槽の種々の高さで水又は化学溶液を添加するためにパイプ及びノズルを含んでもよい。
【００３２】
反応槽の底部部分３１は、撹拌又は混合装置３２及び出口ポート３４を含む排出部を含んでいる。モーター及びギアアセンブリ３３は、撹拌装置の回転アームを駆動する。例えば水などのための液体の注入ノズル３６は、撹拌装置の回転アームへ向けて水を指向させるために配置される。
【００３３】
反応槽の底部部分３１を除いて、反応槽の全体に渡って、バイオマス中には自由液体がほとんど存在しないか全く存在しない。液体レベル３５は、撹拌装置３２及び出口ポート３４の少し上である。
【００３４】
バイオマスが反応槽を下に流れるにつれ、バイオマスは実質的に飽和される。飽和されたバイオマスは、バイオマスが反応槽の上部部分におけるバイオマスの圧力によって反応槽を下に移動するときに、高度に圧縮される。
【００３５】
圧縮及び高い圧力は、反応槽においてバイオマスがアーチ（ブリッジ）及び他の影響のある固体の領域（effectively solids regions）を形成することを引き起こす。これらのアーチは、バイオマスの流れの全て又は一部を遮断することがある。アーチは、バイオマスが反応槽を下に流れるときに反応槽内のサイドプレート２０によって防止され、破壊される。
【００３６】
単一収束サイドプレート２０は、反応槽の側壁１８の内部表面に、例えば溶接又はボルトで取り付けられる。プレート２０、例えばプレートの外表面は、反応槽の側壁１８と、実質的に３０度の角度、例えば３０度の５度以内の角度を形成する。プレートと側壁との間の角度は、１０〜４５度及び２０〜４０度の範囲である。側壁に取り付けられたとき、プレートの裾端２２とプレートの先端２４との間の垂直距離は、例えば反応槽の直径の４分の１である。それぞれのプレートの裾端と先端との間の垂直距離は、反応槽の直径の０．１０〜０．５０の範囲でよい。
【００３７】
サイドプレートは、反応槽内の種々の高さで、複数の対で取り付けられてもよい。サイドプレート対は、プレートの裾端２２が反対側のプレートの裾端と平行になるように槽の反対側に配置される。
【００３８】
一つのプレート対の裾端２２は、直径（Ｄ）の一つ分の垂直距離によって、次の下部プレート対の先端２４から隔てられている。他の垂直距離が、個々の反応槽の稼働条件及び他の状況に依存して、それぞれのプレート対を隔てることがある。例えば、プレートの間の垂直距離は、反応槽の直径（Ｄ）の０．７５倍〜１．５倍の範囲又は１．００倍〜１．２５倍の範囲である。
【００３９】
木材チップの上部レベルを超えて又は上部レベルの近傍に液体レベルを有する液体溶液に完全に浸漬された木材チップで反応槽が満たされている場合に反応槽の底部でバイオマスの圧縮が起こり得るが、サイドプレート対の間の垂直空間のための規準(criteria)は、このバイオマスの圧縮により、ほぼ同一の垂直圧力を達成することにある。反応槽は、浸漬された木材チップによる垂直圧力に耐えられるように従来から設計されている。1年生植物バイオマスを処理する槽に対して同様な垂直圧力を達成するためにサポートプレートを配置することによって、木材チップ槽で使用される同じ撹拌及び混合装置３２がバイオマス槽のために使用され得る。
【００４０】
それぞれのプレート対２０は、次の上又は下のプレート対に対して、９０度の回転で、反応槽１０内に配置される。回転の角度は、あるいは４５度でもよい。図２に示されるように、正方形の横断面を有する自由流の面積２６は、槽を通って垂直に延び、プレート２０の裾端２２のそれぞれの水平投影図によって規定される。
【００４１】
図３は例示的なプレート２０の平面図を示す。プレートは、反応槽内のバイオマスの流れの圧縮力に耐えるために十分な構造強度を有するスチール又は他の材料で形成される。プレートは平面で、例えば、平坦であるが、少し凸状又は凹状の湾曲を有してもよい。同様に、裾端２２は直線であり、又は凸状もしくは凹状の湾曲を有してもよい。プレートは裾端の両方の角から先端２４まで延びる上部端２８も有する。上部端２８は一般に双曲線を形成し、反応槽の側壁に適合する。上部端２８は、反応槽の側壁に溶接又はボルト付けされる。
【００４２】
ブラケット３０は、反応槽内でプレートを支持するために、側壁とプレートの内側との間に延びている。ブラケットは、図４に示されるように水平に配置されるか、又は一般に三角形状を有する一つもしくはそれ以上の垂直サポートプレートのアセンブリを含むものである。三角形サポートプレートの基部は反応槽の側壁１８に隣接し、先端はサイドプレート２０の裏側に隣接する。
【００４３】
対向するサイドプレート対によって形成される反応槽内の収束は一次元収束である。プレート２０の対は、バイオマスの流れの横断面積が、プレートに垂直な方向に収束することを引き起こす。収束は、プレート対に隣接する領域に限定される。流れ面積は、プレートに平行な方向に収束しない。従って、収束は一次元収束である。一次元収束を使用することで、バイオマスがプレートの間にアーチを形成するリスクを減少させる。
【００４４】
サイドプレート対の間の流路の収束は、反応槽の垂直軸１３上で中心となっている。中心となっているとは、プレート２０の対及び反応槽の側壁によって規定される横断面の流れ面積の中心が垂直軸と同軸であることを意味する。収束は、例えば反応槽の直径の０．０５〜０．２５倍だけ、中心からずれてもよい。収束は、それぞれのサイドプレート対（各対において一方のサイドプレートが他のサイドプレートよりも短い）においてサイドプレート間で異なる角度を有することにより、及びサイドプレート対においてサイドプレートの一つを除去することにより、中心からずれる。
【００４５】
それぞれのプレート対を通過して流れるバイオマスの収束は、バイオマスにおける固体圧力(solids pressure)を変化させる。バイオマスが収束しているプレート対のそれぞれを通過して流れるとき、バイオマス上の垂直圧力は収束しているプレートの方向に再指向され、部分的に収束しているプレート対の下のバイオマスから逸れて再指向される。収束しているプレートはバイオマスの局所化されたサポートを提供する。局所化されたサポートは、収束しているプレートの下のバイオマス上の垂直圧力を減少させ、それゆえ、それぞれのプレート対の下の高さでバイオマス上の垂直圧力を減少させる。
【００４６】
プレート対の局所化された収束は、下方向に作用する垂直固体圧力において、変動する水平成分を有する大きな圧力勾配を引き起こし、バイオマスがブリッジとなる傾向を減少させ又は除去する。これらのブリッジとなる傾向は、槽の全ての側面に対称に収束している壁を有する従来の槽において存在している。
【００４７】
それぞれのプレート対による圧力勾配は、プレート対の一次元収束によって影響される。収束の水平方向は、例えば９０度の回転によって、それぞれのプレート対と共に変化するので、固体圧力勾配の方向はバイオマスがそれぞれのプレート対を通過して流れるときに変化する。バイオマスにおける固体圧力勾配の方向が変化することで、プレートがバイオマス中のブリッジ（アーチ）及び他の固体の領域を破壊する能力を高める。
【００４８】
それぞれの収束しているプレート対の下で、バイオマスはプレートによってつくりだされた空隙の中へ水平に膨張する。この膨張は、収束しているプレートによって引き起こされる圧縮を開放する。膨張は、バイオマス中のブリッジ及び他の過度に圧縮された固体の領域を破壊する。
【００４９】
プレート対の間の一次元収束の方向の変化は、同じ領域での繰り返しての蓄積を防ぐことの助けとなる。収束の水平方向は、例えば９０度の回転で、それぞれのプレート対と共に変化するので、膨張の方向はそれぞれのプレート対と共に変化する。膨張の方向の変化によって、一つのプレート対に持続する局所化された圧縮は、バイオマスが次のプレート対を通過して流れるときに解除される。
【００５０】
収束しているプレート対は、反応槽の底部で垂直圧縮を減少させる。垂直圧縮圧力の減少がなければ、バイオマスによって及ぼされる圧力は、反応槽の底部の撹拌装置３２のスィープアームのトルクを超えるだろう。プレート対によって達成される反応槽の底部における垂直圧縮の減少は、撹拌装置３２のスィープアームを動かすために必要とされるトルクを減少させる。トルクの減少は、撹拌装置を駆動するためのギア及びモーターをより小さく、より低廉にすることを可能にし、撹拌装置を駆動するために必要とされるエネルギーを減少させる。
【００５１】
本発明は現在最も実用的で好ましい実施形態であると考えられているものとの関係で記述されたが、本発明は開示された実施形態に限定されず、逆に添付の特許請求の範囲の要旨及び範囲内に含まれる種々の改良物や等価物も網羅するものと理解されたい。
【図１】
0005926364.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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