(57)【要約】  バイオマスあるいは他の炭素原料油を間接加熱ガス発生機中でガス化するためのプロセスとシステムと、一体的タール除去段階によって生成した製品ガスから凝集有機物質（タール）の除去のための方法を提供する。  タール除去段階は、有機物を分解し、付加的に製品ガスを製造するために循環する加熱担体を利用する。上記プロセスの利点として、そして加熱担体がプロセス中のスチームを置き換えることと、プロセス中の領域を酸化し、循環することによってクラッキング反応の不活性化を避ける方法を提供する。
2009512755.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質燃料から合成ガスを生成する間接的に加熱されたガス化モジュールと、前記ガス化モジュールの操作温度に寄与するための燃焼モジュールの両方を提供するステップ；
前記ガス化モジュールから前記合成ガスを受け入れるため及び前記操作温度で操作するための現場ガス調整モジュールを提供するステップ；及び
前記ガス調整モジュール中で、その中のタール量を最少化するために前記合成ガスを調整するステップ、
を含む、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項２】
前記ガス調整モジュール中で前記合成ガスを調整する前記ステップが、以下の：
前記炭化水素をクラッキングするステップ；及び
前記合成ガスをシフトさせ、それによって水素の方が多い、水素：一酸化炭素比を含む調整されたガスを製造するステップ；
のうちの少なくとも一つをさらに含む、請求項１に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項３】
少なくとも第一の重量部の触媒活性熱移動物質を含む熱移動物質を提供するステップ；及び
前記ガス調整モジュール内で前記合成ガスと前記熱移動物質とを接触させ、それによって前記調整ステップを可能にするステップ；
をさらに含む、請求項２に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項４】
操作温度を維持するために前記熱移動物質が加熱される前記燃焼モジュールから、前記操作温度で少なくとも前記接触ステップが起きる前記ガス調整モジュールへ、及び前記合成ガスが投入バイオマス物質から生成される前記ガス化モジュールへ、前記熱移動物質を循環させるステップ、をさらに含む、請求項３に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項５】
前記操作温度が約900℃(1652°F)と約1100℃（2012°F）の間にある、請求項４に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項６】
触媒活性熱移動物質が、橄欖石、方解石、金属酸化物、及び鉄含有高温触媒活性物質のうち少なくとも一つの物質を含む、請求項３に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項７】
前記触媒活性熱移動物質の前記少なくとも第一の部分が、約50重量% から100重量%の間にある、請求項３に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項８】
前記触媒活性熱移動物質の前記少なくとも第一の部分が、約80重量% から100重量%の間にある、請求項３に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項９】
前記触媒活性熱移動物質の前記少なくとも第一の部分が、約90重量% から100重量%の間にある、請求項８に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項１０】
前記ガス調整モジュールと前記ガス化モジュールの両方にスチームの供給を提供するステップをさらに含む、請求項２に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項１１】
前記ガス化モジュールに約毎秒0.50フィートから約毎秒15フィートの間の速度で前記スチームが供給される、請求項１０に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項１２】
前記スチームの供給が、前記ガス化モジュールへ約毎秒0.50フィートから約毎秒10フィートの間の速度範囲でもたらされる、請求項１１に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項１３】
前記ガス化モジュールからの全投入ガスの約25容量%未満のスチーム濃度を維持するために十分な速度で、前記ガス調整モジュールに前記スチームの供給がもたらされる、請求項１０に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項１４】
前記ガス化モジュールからの全投入ガスの約20容量%未満のスチーム濃度を維持するために十分な速度で、前記ガス調整モジュールに前記スチームの供給がもたらされる、請求項１３に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項１５】
前記間接的に加熱されたガス化モジュールが、バブリング流動床型ガス化モジュール、再循環流動床型ガス化モジュール、噴流床型ガス化モジュール、及び固定床型ガス化モジュールのうちの少なくとも一つである、請求項１に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項１６】
前記燃焼モジュールからの熱移動物質で前記ガス調整モジュールを加熱し、それによって前記ガス調整モジュールを前記操作温度に維持するステップをさらに含む、請求項４に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項１７】
前記合成ガスのシフトが、スチーム投入量を調節することによって増大する、請求項２に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項１８】
水素：一酸化炭素比が、少なくとも２：１となるように、前記合成ガスをシフトさせるステップがスチーム投入量を調節することによって増大される、請求項１７に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項１９】
少なくとも一つのサージモジュールを提供するステップをさらに含む、請求項１記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項２０】
前記の少なくとも一つのサージモジュールを提供するステップが、以下の：
前記ガス化モジュールから前記合成ガスと熱移動物質とを受け入れ、かつ前記ガス調整モジュールに前記合成ガスを輸送し、かつ前記燃焼モジュールに前記熱移動物質を輸送するためのガス化反応サージモジュールを提供するステップ；及び
前記ガスを調整するために前記ガス調整モジュールを通って前記燃焼モジュールから送られる熱移動物質を受け入れ、かつ前記ガス化モジュールに前記熱移動物質を輸送するための出力サージモジュールを提供するステップ；
の少なくとも一つのステップを含む、請求項１９に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換する方法。
【請求項２１】
バイオマス原料を合成ガスにガス化するためのガス化モジュール；
前記ガス化モジュールから前記合成ガスを受け入れ、かつ前記ガス化モジュールと燃焼モジュールと共に現場回路中で前記合成ガスを調整するためのガス調整モジュール；及び、
熱移動物質を加熱し、かつ前記ガス化モジュールに前記熱移動物質を循環する前に、前記ガス調整モジュールに前記加熱された熱移動物質を循環するための前記燃焼モジュール；を含む、現場調整ガス化システム。
【請求項２２】
炭素質燃料から前記合成ガスを生成するための間接的に加熱されたガス化モジュール手段、及び前記ガス化モジュールの操作温度に寄与するための燃焼モジュール手段；
前記ガス化モジュールから前記合成ガスを受け入れ、かつ前記操作温度で操作するための現場ガス調整モジュール手段；及び
前記ガス調整モジュール手段中にあって、その中のタール含量を最少化するために前記合成ガスを調整する手段；
を含む、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項２３】
前記ガス調整モジュール中の前記合成ガス調整手段が、前記炭化水素をクラッキングすをさらに含み、それによって水素の方が多い、水素：一酸化炭素比を含む調整ガスを製造する、請求項２２に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項２４】
触媒活性熱移動物質の第一の重量部を含む熱移動物質；及び、
前記ガス調整モジュール内で前記熱移動物質を前記合成ガスと接触させ、それによって調整のための前記手段を可能にする手段；
を含む、請求項２２に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項２５】
操作温度を維持するために前記熱移動物質が加熱される前記燃焼モジュールから、接触のための前記手段が前記操作温度で起こる前記ガス調整モジュールへ、及び前記合成ガスが投入バイオマス物質から生成される前記ガス化モジュール手段へ、前記熱移動物質を循環させるための手段をさらに含む、請求項２４記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項２６】
前記操作温度が約900℃(1652°F)と約1100℃（2012°F）の間である、請求項２５に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項２７】
触媒活性熱移動物質が、橄欖石、方解石、金属酸化物、及び鉄含有高温触媒活性物質のうち少なくとも一つを含む、請求項２４に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項２８】
前記触媒活性熱移動物質の前記少なくとも第一の部分が、約50重量%から100重量%の間である、請求項２４に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項２９】
前記触媒活性熱移動物質の前記少なくとも第一の部分が、約80重量%から100重量%の間である、請求項２４に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項３０】
前記触媒活性熱移動物質の前記少なくとも第一の部分が、約90重量%から100重量%の間である、請求項８に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項３１】
前記ガス調整モジュール手段と前記ガス化モジュール手段との両方に、スチーム供給を提供する手段をさらに含む、請求項２３に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項３２】
前記スチーム供給が、前記ガス化モジュールへ、約毎秒0.50フィートから約毎秒15フィートの間の速度でもたらされる、請求項３１に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項３３】
前記スチーム供給が、前記ガス化モジュールへ、約毎秒0.50フィートから約毎秒10フィートの間の速度でもたらされる、請求項３２に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項３４】
前記ガス化モジュール手段からの全投入ガスの約25容量%未満のスチーム濃度を維持するために十分な速度で、前記スチーム供給手段が、前記ガス調整モジュール手段に提供される、請求項３１に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項３５】
前記ガス化モジュール手段からの全投入ガスの約20容量%未満のスチーム濃度を維持するために十分な速度で、前記スチーム供給手段が、前記ガス調整モジュール手段に提供される、請求項３４に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項３６】
前記間接加熱されたガス化モジュール手段が、バブリング流動床型ガス化モジュール、再循環流動床型ガス化モジュール、噴流床型ガス化モジュール、及び固定床型ガス化モジュールのうちの少なくとも一つである、請求項２２に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項３７】
前記燃焼モジュールからの熱移動物質で前記ガス調整モジュールを加熱し、それによって前記ガス調整モジュールを前記操作温度に維持するための手段をさらに含む、請求項２５に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項３８】
前記合成ガスのシフトが、スチーム投入量を調節することによって増大される、請求項２３に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項３９】
水素：一酸化炭素比が、少なくとも２：１となるように、前記の合成ガスをシフトさせるための手段が、スチーム投入量を調節することによって増大される、請求項３８に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項４０】
第一サイドからある物質量を受け入れるためと、その同じ量を第二サイドに配送するための、少なくとも一つのサージモジュール手段をさらに含む、請求項２２に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項４１】
前記サージモジュール手段が、以下の：
前記ガス化モジュールから前記合成ガスと熱移動物質を受け入れ、前記合成ガスを前記ガス調整モジュール手段に輸送するため、及び前記熱移動物質を前記燃焼モジュール手段に輸送するための、ガス化反応サージモジュール手段；及び
前記燃焼モジュールから、前記ガスを調整するための前記ガス調整モジュールを通って送られる熱移動物質を受け入れ、かつ前記熱移動物質を前記ガス化モジュールに輸送するための、出力サージモジュール手段；
の少なくとも一つである、請求項４０に記載の、炭化水素を含有する合成ガスを変換するためのシステム。
【請求項４２】
ガス化によって廃棄物を処理するための装置であって、以下の：
ガス調整モジュールからの加熱された熱移動物質を受け入れる循環流動床ガス化モジュール、及び
前記ガス化モジュールと燃焼モジュールの各それぞれと共にガスのやりとりをし、それによって前記ガス調整モジュールがクラッキング反応及びシフト反応を含む現場ガス調整を可能にしている前記ガス調整モジュール、
を含む装置。
【請求項４３】
炭化水素を含有する合成ガスを調整するための装置であって、以下の：
炭素質燃料から前記合成ガスを生成するための間接加熱されたガス化モジュール手段、及び前記ガス化モジュールの操作温度に寄与するための燃焼モジュール手段；
前記ガス化モジュールから前記合成ガスを受け入れ、かつ前記操作温度で操作するための現場ガス調整モジュール；を含み、
前記調整モジュールが、前記合成ガスを調整してその中のタール含量を最少化するためのモジュールを含み、前記炭化水素をクラッキングし且つ前記合成ガスをシフトさせて、それによって水素の方が多い、水素：一酸化炭素比を含む調整ガスを製造するシステムを含む、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連申請のためのクロスリファレンス
本申請は、米国暫定申請シリーズ番号60/728,989, 申請日2005年10月21日から優先権を主張するものであって、全ての内容は参照により本願に援用する。
【０００２】
［技術分野］
本発明は、バイオマスあるいは他の炭素原料油を間接加熱されたガス化機中でガス化するためのプロセス及びシステムと、一体的タール除去ステップで、得られる生成ガスから濃縮可能な有機物質（タール）を除去するための方法と、に関する。より具体的には、この一体的タール除去ステップは、有機物を分解し、付加的製品ガスを製造するために循環する加熱担体を利用するものである。上記プロセスの利点と、加熱担体がプロセス中のスチームと酸化領域を代替しながら循環して通ることで、クラッキング反応の不活性化が避けられる。
【背景技術】
【０００３】
関連する技術は、特許文献１（パイスレイ）に記載されるバイオマスガス化システムと方法であり、その内容は、文献（FERCOシステムとしても参照する）によってここに全て取り入れられている。特許文献１は、熱移動媒体として砂を使う循環流動床(CFB)ガス化機を具備するガス化の方法を確認している。システムの第一の特徴は、生成する灰分の共晶融点を変えるために熱移動物質に酸化マグネシウム（MgO）を加え、それによって砂との凝集を最少化するためにその灰分の融点を上げることで、平行エントレイメント流動床ガス化機・燃焼における灰分凝集を減らすための方法を提案していることである。特許文献1の方法では、酸化マグネシウムを加えることで灰分の融点を上昇させ砂と灰分の凝集を最少化する必要性を示している。特許文献1でパイスレイは、灰分を希釈することによって凝集を減らすための試みに酸化カルシウムとアルミナを加える先行システムから自身を区別している。
【０００４】
さらに、  関連する技術は、特許文献2（パイスレイ）記載される高温ガス調整のための方法を含んでいる、その内容は全て参考文献によってここに取り入れられている。
【０００５】
特許文献2は、流動床反応機（ＦＢＲ）、再循環流動床反応機（ＣＦＢ）あるいは固定床反応機（ＦＢ）におけるガス化を使う水素合成のための原料ガスの製造を記載し、望ましくない副生成物炭素の形成を促進しないような方式で、水ガス移動反応
式（１）：             CO + H2O = CO2 + H2
における一酸化炭素に対する水素の割合を調節するために触媒の使用を必要としている。特許文献２は、アルミナが好適な触媒であることと、反応のために通常の触媒システムと方法は、ニッケルやモリブデンのような貴金属、あるいは、カリウム、ナトリウムのようなアルカリ物質を触媒として使用する必要があることを教えている。さらに、通常の触媒システムと方法は、特許文献2で期待される範囲に炭素を抑制しない。これらと他のガス生成操作の典型は以下の特許文献１〜15に記載されている。
【０００６】
特許文献2は、再循環経路外のチェンバーで本質的にアルミナからなる触媒を提供することでクラッキングと合成ガスを移動する方法を示していて、本質的に酸素のないメタンあるいはより分子量の大きな炭化水素の合成ガスとアルミナ触媒を接触させることと、略530°Cから略980°Cの温度のスチームによってメタンと分子量の大きな炭化水素を以下の反応にしたがって分解し、
式2：  CxH2y + xH2O = xCO + (1+y+x)H2
式1の反応（水ガスシフト（水ガス移動）反応）によってシフト（移動）させ、それによって980°C以下の温度での炭素の形成を最少化することを示している。
【０００７】
結果として、特許文献2は、所謂水ガス移動反応をH2：COが2：1となるように移動することができるようにするガス調整触媒としてのアルミナの使用を教えている。
【０００８】
特許文献2における機構システムは、一般的に特許文献1のそれに類似していているが、ガス化モジュールから出力合成ガスを受領し、ダウンストリーム反応のためのアルミナ触媒を含む上記のサイクル外（現場外(ex-situ)）低温反応チェンバー（最大980°C/1500°F）での違いがある。結果として、特許文献２は、(i)アルミナ（Al2O3）触媒と、(ii)触媒表面への炭素の堆積によるクラッキング反応の急速なダウンストリーム不活性化を生じる低温の現場外チェンバーでのみ触媒を提供する両方の触媒を提供するので特許文献1とは異なる。
【０００９】
これらの関連技術参照文献は、本発明で示された多くの特徴を認識していない。これらの特徴は、触媒を含む再循環熱移動媒体の使用、略370°C以上の高温での炭化水素（凝縮物）の除去と、現場プロセス（リサイクルを伴った連続除去）における凝縮物の除去である。
【００１０】
結果として、本発明の多くの特徴は、先行技術では認識されていない。これらは、現場凝縮物の除去段階（高温でガスからタールの除去による）引き続く相当な低温での熱の回収、という本発明の機能を含むものである。
【００１１】
類似して、関連技術は、燃焼機モジュール中加熱された熱移動媒体によって高いシステム温度（1000°C/1800°C）に現場(in situ)で加熱され、連続使用のためにリサイクルし、それによって高温使用による全ての反応効率を増大させるという個々のガス調整モジュールの利点を認識していない。
【００１２】
さらに関連技術は、システム高温度で作動する現場（in situ）ガス調整モジュールを備えることによって増えた水素（H2）回収の能力を認識していない。
【００１３】
結局、全ての関連技術は、ガス調整において水ガス移動反応に影響する反応として現場でスチームを使用すること、そしてそれによって個々（現場外(ex situ)）の経費のかかるダウンストリーム・プロセスにおいて凝集物の除去の必要性を最少化することを認識していない。
【００１４】
従って、現場で凝集生成物の除去を可能にし、それによって、必要ではないが、製品ガスからのより一層のエネルギー回収を可能にするプロセス改良の必要性がある。
【特許文献１】米国特許6,808,543（パイスレイ）
【特許文献２】米国特許5,494,653（パイスレイ）
【特許文献３】米国特許233,861（ジャズマノウスキー）
【特許文献４】米国特許1,295,825（エリス）
【特許文献５】米国特許1,875,923（ハリソン）
【特許文献６】米国特許1,903,845（ウイルコックス）
【特許文献７】米国特許1,977,684（ルッケ）
【特許文献８】米国特許1,992,909（デイビス）
【特許文献９】米国特許2,405,395（バールケら）
【特許文献１０】米国特許2,546,606（キャンベルら）
【特許文献１１】米国特許3,922,337（キャンベルら）
【特許文献１２】米国特許4,726,913（ブロフィーら）
【特許文献１３】米国特許4,888,131（ゲッチェら）
【特許文献１４】米国特許5,143,647（セイら）
【特許文献１５】英国特許GB461,402（1937年2月16日）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記必要性の一つ以上に対応する必要なく上記必要性の少なくとも一つに対応する現場(in-situ)タール除去を備えるガス化プロセスを提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、間接加熱ガス化機中でバイオマスあるいは炭素質原料油をガス化するためのプロセスとシステムに関連し、一体化タール除去段階を備えて生成する製品ガスから凝集有機物（タール）を除去するための方法を提供する。より具体的には、このタール除去段階は、有機物を分解して、付加的に製品ガスを製造するために循環する加熱担体を利用するものである。上記プロセスの利点として、加熱物質がスチームを置き換え、プロセス中の領域を酸化することによって循環するのでクラッキング反応の不活性化が避けられる。
【００１７】
他の既知のガス化プロセスとは異なり、本提供のプロセスは不足空気燃焼に基づくものではなく、むしろタールの形成を最少化し、プロセスのための熱源として使われる固形残留物を生成するために空気の無い環境下原料のバイオマスを急速に加熱するものである。高いエネルギー密度の中量熱産生値のガス生成製品を扱うことの相対的な容易さによってプロセス中生成される排気は本質的に少ない。プロセス中、図1に示されるように中量熱産生値ガス（約17-19 MJ/Nm3/350-450  Btu/scf）熱移動物質（好適には砂）を使ってバイオマスは間接的に加熱される。
【００１８】
プロセス中、投入バイオマスを急速に加熱し、非変換物質をガス化反応機から関連反応機に移すために循環熱移動物質が使われる。ガス化機中、加熱された熱移動物質（砂）とスチームがバイオマスと接触する。空気や酸素は加えられないので何らの燃焼反応は起こらず、環境利点を提供する。バイオマスは、約摂氏825°Cの温度で中量熱産生ガスに急速に変換される。さらに冷えた熱移動物質（砂）と共に全ての非変換物質はガス化機を通ってから製品ガスから分離される。
【００１９】
加熱担体物質とガス化機中に生成したチャーはプロセス燃焼機に運ばれる。次に、燃焼機中、燃焼でチャーを消費するために空気が導入され、プロセス中、加熱担体（砂）を1000°Cに再加熱する。燃焼機中、残り全ての炭素質は消費され、環境に優しく廉価な廃棄物に適した本質的に炭素質のない灰分が生成する。燃焼機の条件と非変換物質が本質的に炭素であるので、プロセスのこの段階からの排気は、好適なほどに少ない。それから再加熱された熱移動固形物は、燃焼排ガスから分離されガス化機に戻される。灰分が、熱回収に利用できる高温（約1000℃）のクリーンガス流を生成する燃焼排ガスから除かれる。
【００２０】
ガス化機から出てくる製品ガスは、最終クリーンアップの前にガス調整反応機から運ばれる。このクラッキング反応機中で、上記のように、製品ガスは燃焼反応機からガス化反応機に熱移動物質が戻る温度である約1000°C（1832°F）に加熱される。1000°Cで、凝集炭化水素（タール）は、水素(H2)、一酸化炭素(CO)、ベンゼン(C6H6)やメタン(CH4)のような低分子量の化合物を生成するために分解される。このクラッキング段階は、すなわち、ダウンストリーム熱回収と粒子状物質のための最終ガスクリーンアップを本質的に単純化しつつガスから高分子量物質を除去する。さらに、本発明は、式１で示されるように現場水ガス移動反応によって水素対一酸化炭素の比の調節を使って水素の増大生産を提供する。
【００２１】
本発明の別の効果は、製品ガスから凝集物を除くことによって、強化熱回収が可能になることである。製品ガス中に凝集物が残っている場合、製品ガスは、熱回収の間約370°Cに冷却されるだけかもしれない。しかし、凝集物が除かれた後では、熱回収は、製品ガスから回収されたエネルギー中で約40%の改善にあり、少なくとも200°C以下で起こすことができる。
【００２２】
循環熱移動物質の適切な選択と、触媒活性物質の包含によって、製品ガスは、(a)化学合成、(b)水素生産応用、あるいは(c)具体的にダウンストリームのための化学組成物を調節するために水ガス移動能力を提供しつつ、さらに化学的に調節することができる。
【００２３】
本発明の別の特徴に従えば、炭化水素を含む合成ガスを変換するために提供された方法であって、方法は、炭素質の燃料から合成ガスを生成する間接加熱ガス化モジュールと、ガス化モジュールの操作温度に寄与するための燃焼モジュールの両方を提供し、ガス化モジュールから合成ガスを受領するためと、操作温度で操作をするためと、ガス化調整モジュールの中で現場ガス化調整モジュールを提供するためと、その中のタール成分を最少化するための合成ガスを調整するためにあることを特徴とする。
【００２４】
本発明のもう一つ別の特徴に従えば、現場調整ガス化をするために提供されるシステムであって、バイオマス原料油を合成ガスにガス化するためのガス化モジュールと、ガス化モジュールから合成ガスを受領し、ガス化モジュールと燃焼モジュールとを備えた現場回路中で合成ガスを調整するためのガス調整モジュールと、熱移動物質を加熱し、ガス化モジュールに熱移動物質を循環する前にガス調整モジュールに加熱熱移動物質を循環するための燃焼モジュールと、から構成されることを特徴とする。
【００２５】
本発明のもう一つ別の特徴に従えば、現場調整ガス化をするために提供されるシステムであって、システムは、炭素質燃料から合成ガスを生成するための間接加熱ガス化モジュール手段と、ガス化モジュールの操作温度に役立てるための燃焼モジュール手段と、ガス化モジュールから合成ガスを受領し、操作温度で操作するための現場調整モジュール手段と、ガス調整モジュール手段にあってその中のタール含量を最少化するために合成ガスを調整する手段と、から構成されることを特徴とする。
【００２６】
本発明のもう一つ別の特徴に従えば、炭化水素を含む合成ガスを調整するための装置は、炭素質燃料から合成ガスを生成するための間接加熱ガス化モジュール手段と、ガス化モジュールの操作温度に寄与する燃焼モジュール手段と、ガス化モジュールから合成ガスを受け入れ、操作温度で操作する現場調整モジュールと、炭化水素をクラッキングし、合成ガスを移動（シフト）させそれによって水素の方が多い、水素と一酸化炭素の割合からなる調整ガスを製造するシステムから構成されるタール含量を最少化するために合成ガスを調整するためのモジュールと、を具備する前記調整モジュールと、から構成されることを特徴とする。
【００２７】
本発明の上記と他の目的、特徴、効果は、同じ番号は同じ要素を指定する付帯図面から導かれる以下の説明から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施例を参照して、細部にわたって図面に従って説明する。同じあるいは類似の部分、段階を参照するために可能な限り同一または類似の参照番号を図面と説明で使用する。図面は単純化されていて、正確なスケールではない。単に便宜さと明瞭さを目的として、上部、底部、上へ、下へ、以上、上、下などの方向を示す用語が図面に関して使用されるかもしれない。方向を示すこれらと、類似の用語は如何なる形態であっても本発明の範囲を制限するものと、解釈されてはならない。屈折形態をもつ言葉「結合」「一対」と類似の用語は、直接あるいは直ぐ隣の結合を意味する必要はなく、間接要素とデバイスを通しての結合も含む。
【００２９】
図1を参照して、一体化されたタール除去段階を備え、生成する製品ガスから凝集有機物質（炭化水素・タール）を除去する間接加熱ガス化機中、バイオマス或いは他の炭素質原料油をガス化するために本発明のフロープロセス系統図が提供される。さらに具体的には、このタール除去段階は、以下に説明するように水ガス移動（シフト）と組み合わせて有機物を分解して付加的な製品ガスを製造するための加熱担体を循環して利用する。提案されたプロセスの利点として、プロセス中でスチームを置き換え且つ酸化領域を通って現場で加熱担体が循環するので、クラッキング反応の不活性化が避けられる。
【００３０】
他の既知のバイオマスガス化プロセスとは異なり、本発明で提供されるプロセスは、不足空気燃焼に基づくものではなく、むしろタールの生成を最少化し、燃焼反応機105内でプロセスのための熱源として使われる固形残留物（チャー）を生成するために、密封されたガス化反応機102内で空気のない環境中、原料油製造と原料供給モジュール100に提供される原料バイオマスを急速に加熱する。高いエネルギー密度の、中量熱産生値ガス状生成製品を処理することの相対的に容易なプロセス中に生成する排気は本質的に少ない。プロセス中で、バイオマスは熱移動物質（好適には砂）を使って加熱されて、104における合成あるいはタービンあるいは燃料使用で助けられたガス調整反応機103からの約17-19 MJ/Nm3/350-450 Btu/scfを有する中量熱産生値ガス（合成ガス）が製造される。
【００３１】
（図２でさらに詳細に説明する）プロセス中、投入バイオマスを急速に加熱し、非変換物質をガス化反応機から関連反応機に移すために循環熱移動物質が使われる。ガス化機102中で加熱された熱移動物質とスチーム101が密封システム中で接触する。空気や酸素は加えられていないので、何らの燃焼反応も起こらず、環境への利点を提供する。バイオマスは、約摂氏825°Cあるいはそれ以上の温度で中量熱産生ガスに急速に変換される。それから冷えた熱移動物質（砂）と共に全ての非変換物質（チャー）はガス化機を通ってから製品ガスから分離される。
【００３２】
加熱担体物質とガス化機中に生成したチャーは燃焼と再加熱のためにプロセス燃焼機105に運ばれる。次に、燃焼機105中、燃焼でチャーを消費するために空気が導入され、プロセス中、熱移動担体（砂）を1000°Cに再加熱する。燃焼機105中、残り全ての炭素質は消費され、環境に優しく廉価な、適切な廃棄物である本質的に炭素質のない灰分が106で生成する。燃焼機条件と非変換物質が本質的に炭素であるので、プロセスのこの段階からの排気は望ましいほどに少ない。それから再加熱された熱移動固形物は、燃焼排ガスから分離されて、ガス化機102に戻される。灰分が熱回収プロセス107で使用されうる高温（約1000°C）のクリーンガス流を生成する排気ガスから除かれる。
【００３３】
ガス化機から出てくる製品ガスは、最終クリーンアップの前に現場ガス調整反応機から運ばれる。上記のように、製品ガスは燃焼反応機からガス化反応機に熱移動物質が戻る温度である約1000°C（1832°F）に加熱されるので、ガス調整反応中クラッキング機能が起こる。（関連する文献技術よりも遥かに高い）1000°Cで凝集炭化水素（タール）は、投入スチームと反応して、水素(H2)、一酸化炭素(CO)、ベンゼン(C6H6)、メタン(CH4)のような低分子量の化合物を生成するために分解される。すなわち、このクラッキング段階は、ダウンストリーム熱回収と粒子状物質に対する最終ガスクリーンアップを本質的に単純化しつつガスから高分子量物質を除去する。
【００３４】
本発明の別の効果は、製品ガスから凝集物を除くことによって、不利なタールの凝集がなく、強化熱回収が可能になることである。製品ガス中に凝集物が残っている場合、製品ガスは、単に熱回収の間約370℃に冷却されるだけかもしれない。しかし、凝集物が除かれた後では、熱回収は、製品ガスから回収されたエネルギー中約40%の改善となり、少なくとも200℃以下で起こすことができる。
【００３５】
図2に示すように、本発明に従って、より詳細なガス化システムは提供され、合成ガス、チャーと熱中にプロセス送り（フィード）P1を経て投入されたバイオマスを変換するために強調的に作動する燃焼モジュール32を備えた流体コミュニケーション中のガス化モジュール12を一般的に含む。
【００３６】
プロセス送りP1は、バイオマス原料油を調整し、供給するために作動し、建築取り壊し材料、有機物や当業者には知られている他のバイオマス材料のように一般的に知られているバイオマス燃料を含むバイオマス燃料流を含む。バイオマス流P1は、（示されているような）モーター10によって動作する送り手段を備える貯蔵モジュール4に配送され、バルブ6から窒素やアルゴンのような不活性ガスが投入される。
【００３７】
逸散集塵システム2は、配送微粉を含み、回転バルブ3あるいは他の機械的手段によってそれをモジュール4に配送する。流動貯蔵モジュール4は、（示されている）モーター10によって動作し、バルブ6から不活性ガスが供給されているネジコンベヤー9を備える燃料メーターシステム8にバルブ6から不活性ガスが供給された回転バルブ7を経て原料油を配送する。
【００３８】
バイオマス流P1は、バイオマス調整当業者には良く知られている湿気制御モジュールあるいは乾燥機、貯蔵容器モジュール、予備燃焼モジュールそしてあるいは化学前処理モジュールを含む各種の予備調整モジュールを含むことが認識される。
【００３９】
プロセス送り（フィード）P2は、H2, CO, CO2, CH4, C6H6とここで記載されるような他の炭素質ガスとタールを含むガスの混合物を放出するために原料油物質を部分的あるいは全体的に揮発化する無酸素の環境中で熱移動媒体と接触することによって、それを加熱するためのガス化機12に原料油物質を配送する。
【００４０】
以下に説明するように、ガス化反応機あるいはモジュール12は、砂あるいは化学的に不活性そしてあるいは活性な固形物質のような高温の熱移動媒体と、ガス調整反応機20を経る燃焼モジュール32からガス流動化物質とともに加熱フィードP11によって加熱される。ガス化モジュール12は、流動床システムで一般的に使われる多孔板型のガスディストリビュータのように、当業者には知られた全ての一般的なタイプの使用が制限なく可能である。結果として、ガス化モジュール12は、ディストリビュータ12と、バルブコントロール6からのスチーム及びコントロールバルブ6からの不活性ガスGの投入とともに示される。
【００４１】
好適な実施例に記載の段階は、全体の床が不完全な循環をそれによって最小化しつつ流動化することを確認することと、ガス化モジュール12、燃焼モジュール32と関連する高温システムコンポーネントの内部構造物が本質的に非反応物質からなる構造物であること、を確認することである。
【００４２】
ガス化機12は、流動床ガス化機を循環するように動作するのでガス化の間に生成したチャーは、全般的に原料油の幾何学的形を保持して、ガス調整反応機20と経路3を経て出口にでるように合成ガスとともに循環する。反応分離機14（サイクロンを含む）と、流れを維持するために示されているようなスチームと不活性ガスの投入を受け入れる関連する流動化ディストリビュータ16と、を備えるオプションのガス化反応サージモジュール(surge module)15が経路3とガス調整反応機20の間にある。分離機14は、送りP5を経て燃焼モジュール32の入り口に直接砂とチャーを分離するように動作する。示されているように、合成ガス経路P4は、サージモジュール15から直接ガス調整反応機20の入り口への合成ガスの移動を明らかにして示している。
【００４３】
示されているように、合成ガス経路P4は、コントロールバルブ6によって制御されるスチーム入力を用いて増強され、合成ガスは、各種の他のガス類（とタール）と並んで少なくともCOとH2から構成され、ガス化反応機12内で反応に依存する濃度と組み合わせで構成される。ガス調整反応機20にスチームを投入する結果、水ガス移動反応と石油化学分子のクラッキングを含む他の反応がこの現場モジュール内で実際に起きる。
【００４４】
操作温度で、ディストリビュータ19によって配送されるフロー経路P4を経る合成ガスとタールのフローを受け入れる際、ガス調整モジュール20は、タールの分解し、かつ、両方ともに関連する文献の限界を遥かに超える50%に達するH2と約0.0003lb/cft(立方フィート辺りのポンド)の僅かな残留タールとを含む合成ガス（合成ガス）を生成するために水移動反応（water shift reaction）のバランスを取るために動作する。
【００４５】
本発明では要求されないが、調整反応機モジュール20はオプションの燃焼反応分離機22をさらに含んでもよく、燃焼反応分離機22は、灰分とさらに変換されない粒子を受け入れ、かつフィードフローP9を介してそれを灰分離機23に送り、灰分離機23は、経路P12を経る燃排ガスとして及び灰分処理システム24に経路P13を経る非消費灰分として分配するためのものであり、灰分処理システム24は、その後の分配のための灰分集塵機25（微粉用）と集灰機26（固体用）と操作コミュニケーションしている。
【００４６】
好適な実施例に示すように、燃焼反応機32の出口は、燃焼反応機22とガス調整モジュール20にフロー経路P7 を経て加熱熱移動物質を提供する。結果として、ガス調整モジュール20は、最大略1000°Cの高い操作温度で維持される。好適実施例に示すように、付加的サージモジュール(surge module)18は、ガス調整モジュール20から加熱熱移動物質を受け入れ、ディストリビュータ7へフローバルブ6を経て不活性ガス送りをともなってそれを流動化し、示されているように、付加的フローバルブ6を経てスチームなどの反応物質を同じように受け入れることができる。
【００４７】
後で説明するように、調整モジュール20中で調整を終えた合成ガスは製品ガスとして送りラインP8 を経て除かれる。
【００４８】
記載するように、送りフローP5は、さらなる燃焼と、必要なら再加熱と、のために燃焼モジュール32の入り口にチャーと熱移動物質を輸送する。燃焼モジュール32は、バルブ6によってコントロールされ、燃焼ブローワー29を経た燃焼空気供給Aが始動のためと、天然ガスを消費し、燃焼モジュール32中でディストリビュータ31に送りP6を経て組み合わせ燃焼ガスを送る維持ヒーター28とに、量的コントロール30を経て送られるようにしてなる天然ガス燃焼システムからディストリビュータ手段31を経て熱を受け取る。（それによって反応が完遂する）燃焼モジュール32中で回収チャーのさらなる燃焼とともにフィードP6を経て投入される熱などとの組み合わせの結果として、フローP7を経るガス調整モジュール20に送られる熱移動物質の温度は、プロセスコントロールに必要なように維持され、強化される。示されているように、ガス調整モジュール20中での加熱の後、熱移動物質はサージモジュール18を経てガス化モジュール12にフローP10 を経て移動する。
【００４９】
熱移動物質は連続的操作システムに加えられる必要性があるかもしれないと認識すれば、フィードP14を経る熱移動媒体補充モジュール27は、熱移動物質を維持し、増やすためと、システム１の操作に必要な触媒物質を加えるために作動させてもよい。燃焼モジュール32に同じものを入れることに続けて、それらは流動化され、システム１内で流動化フロー物質を結合し、燃排ガスとして燃焼機32の上部から出る。
【００５０】
同様に、ガスはダウンストリームで常に使用されるとは限らないことを認識すれば、ガス調整モジュール20の操作に続く、安全性のためのオプションの特徴として、システム１は、物質製造、燃料電池合成、燃料生成と使用前あるいは輸送前の貯蔵のために、でなければ使用されないかもしれない生成合成ガスのダウンストリームにあるコントロール燃焼手段を提供することのために製品ガスの出口フローP8からフローバルブ6を経てアクセスできるオプションの余剰ガス燃焼煙突21を備えてもよい。
【００５１】
上で説明するように、本開示は、ガス化反応機サージモジュール15、戻しサージモジュール18と関連する経路、配送機、分離機の使用は、単にガス調整モジュール20の使用を必要とする本実施例に対するオプションとしてのものであることを認識する。同様に、それぞれのサージモジュール15、18がなく、戻しフローP3/P4はガス調整反応機20（図1に示されるのと類似のフロー中）にガス化モジュール12の上部の出口から出熱移動物質、合成ガスとタールを直接供給するために一体化してもよい。関連説明で、サージモジュール15、18がない場合、戻し熱移動物質は、ガス調整反応機20を通って燃焼モジュール32の上部の出口からガス化反応機12中の入り口に直接戻してもよい。上のパラグラフによって、当業者は、図1に示されたフロープロセスは本発明の好適な実施例であって、図2に詳細に示されたものは付加的（そしてオプショナル）で好適な実施例であると認識する。
【００５２】
図3、4に示されるように、図2に示される本プロセスフロー工程経路図は、ガス化モジュール12を出て、ガス調整モジュール20に入る前の（図3に示される）フローP3からと、ガス調整モジュール20を出るフローP8 （図４）から 合成ガス（生成ガス）をサンプリングすることによって試験を行った。両方ともいろいろな炭化水素鎖を示すピークをもった質量分析計の結果として示されている。
【００５３】
当業者には明らかなように、図3は、大きな分子量の炭化水素（ベンゼンのピーク78以上）の相当量と小さな分子量の炭化水素（ベンゼンのピーク78以下）が大量にあることの両方を明らかにしている。ガス調整反応機20中のガス調整によって、図4は、全ての分子量の炭化水素全体の量の減少と、ダウンストリームプロセスによって、残っているものは容易に除かれる一般的により軽い分子量（いわゆるベンゼンのピーク78よりも小さい）をもつ炭化水素に分子量の本質的な移動（シフト）と、の両方の効果的な結果を明らかにしている。更なる本発明の効果は、ガス調整後の炭化水素は、より予測的に分けられ、配置され、それにしたがって、当業者に知られている二次的な現場外（ex situ）の選択された溶媒処理、静電的沈殿機、スクラバーや当業者に知られている他の方法でもって目的に合ったダウンストリームプロセスによってより容易に取り出される。
【００５４】
ここで説明したように、好適なガス化プロセスシステム1は、ガス調整反応機中で加熱された固体の触媒作用によって、システム温度で作動して、水ガス移動反応；
式3:  CO + H2O = CO2 + H2
によって本質的により多い水素を製造する現場ガス調整モジュール20を備えている。測定されたガス成分（乾燥状態）を他の既知のガス化プロセスと比較して下の表1に示す。
【００５５】
【表１】
2009512755.tif 000003
【００５６】
結果として、水ガス移動（シフト）反応のために必要な水を供給するために、ガス調整段階に入るガス中に使える十分なスチームがなくてはならない。これはガス化モジュール20［ガス化モジュールへのスチームフローを増加する（間接供給）か、プロセスフローP4にスチーム投入によってガス化モジュールに（直接供給）あるいは両方でもって］にスチームフローを増すことによって達成される。グラフ的に、図5の表に水ガス移動の結果が示されている。グラフから明らかなように、「変換」はガス中の成分の減少として決められ、マイナスの変換は成分のより多くの生成を意味する。
【００５７】
本発明のガス調整反応機の主たる効果は、複雑なダウンストリームのクラッキング段階に依存することなく現場段階でのガス化機製品ガス中からの凝集炭化水素の本質的除去である。表1に示されるように有意により少ない量のタールが、他の間接加熱ガス化機中に見られるよりもタイラー (Taylor)  ガス化機から出てくるガスには存在することである。これは最終ガスクリーンアップと熱回収の両方を単純化する。結果は（１）（僅か200°Cの温度まで）付加的熱回収が可能なより高効率のプロセスであって（２）（分離ダウンストリームプロセス段階での凝集物の経費のかかる除去が最少化されるか不必要となるので）より経済的なプロセスである。類似して、タイラーとフェルコ（FERCO）システム内で同定された窒素（N2）は、恐らく単純にストリーム中に最初に導入された少量のパージ窒素によるものであるに過ぎない。結果として、フェルコシステム中の水素の乏しい結果はここで説明されるシステム（2倍以上）と、単純に対照的である。同様に、本現場反応システム１における水ガス移動反応を調節することによって、CO2の濃度は50%を超える付加的な水素を提供できることは明らかである。
【００５８】
関連技術で明らかなように、分離後（現場外）の炭化水素変換に必要なダウンストリーム触媒反応機は、凝集物が分解しうる高いレベルの触媒活性を維持することに依存している。通常このために必要な温度（即ち、760°C/1400°Fから816°C/1500°Fのガス化温度）は材料的にも困難であって、クラッキング反応が遊離の炭素を形成する傾向にあるので経費がかかり、結果的に触媒を不活性化し、新しい触媒の再供給を必要とするシステムを遅くする。
【００５９】
好適な構造に示されるように、クラッキング反応は、関連技術では知られていないような遥かに高い温度（900°C/1652°Fから1100°C/2012°F）で、それによって炭素形成の可能性を少なくする循環システム（現場）内で起こる。更なる効果として、現場触媒剤として熱担体・熱移動媒体を使うことによって、形成するかもしれない炭素は、ガス調整反応機にリサイクルされ、それによってさらに高い触媒活性レベルを維持するための物質を「再生成」する前に燃焼モジュール中で消費される。
【００６０】
図6は現場ガス調整反応機内で起こる凝集炭化水素の変換を示している。全体タールの変換はほぼ80%であり、いわゆる重いあるいは高分子量のタールの変換は82%を超え、他の全てのタールの変換は80%を超えていて、炭化水素（トルエン、フェノール、クレゾール）の変換は、既知のプロセスで容易に処理されるベンゼン（C6H6）量に対応して増加し、90%を超えている。
【００６１】
図5と6の両方を考慮すれば、当業者は、本説明をさらに支持するために下記に示した表２と３中に示された更なる詳細を考慮する。具体的には、以下の表２は凝集物の詳細な濃度データを示し、表３は、同じデータを、特定の化合物についての詳細を提供するために拡張して示してある。
【００６２】
【表２】
2009512755.tif 000004
【００６３】
【表３】
2009512755.tif 000005
【００６４】
上のことを考慮して、熱移動物質の再生成は（期待される通常の操作の場合よりも有意により長く製品ガスに曝されている）数時間の操作の後、物質に空気を通すことによって試験されたことは明らかである。通常操作の期間、固形物は約8から15分後にリサイクルされる。再生成前後のクラッキングと水ガス移動の両方の結果は同一であった。
【００６５】
本発明の好適な実施例の一つでは、ガス化モジュール12の下方末端に熱移動物質の床がある。バイオマスは熱移動物質と高温ガスに接触するので、熱分解（ガス化）されて、熱移動物質、チャーと炭素質粒子の噴流域が、ガス化モジュール12の上方末端に形成される。噴流熱移動物質は、噴流バイオマス、チャーと高温ガスを通って循環する。炭素質粒子は熱分解され、それらは流動床の上に相対的により高速の領域を形成するガスを生成する。
【００６６】
図示し、説明するように、システム1の中で熱分解された固形物は、ガス調整モジュール20あるいは燃焼モジュール32のいずれかに輸送のために分離され、続いて燃焼ガス反応機12の上部から除かれ、その床の下方で低入力ガス速度にもかかわらず噴流によってシステムから除かれる。このことは不活性物とタールを含む全ての床粒子が除かれる噴流域の上に、流動化領域を使用する設計によって可能となる。したがって、噴流は、有害な機能低下を避けつつ、ガス化調整モジュール20中で後の調整のために反応容器を通って移動するガスの量に有意に貢献する現場のガス生成によって部分的に起こる。
【００６７】
ガス化モジュール12に送られた炭素質バイオマス物質は、980°C以上の温度で操作する本発明の能力によってガス化システム１を通る単一経路上で利用できる炭素の変換率60%以上が達成される。残りの炭素は、リサイクル時の熱分解反応のための熱を産生するために燃焼モジュール32中で燃やされる。もし他の燃料が燃焼モジュール32で使われるならば、付加的炭素はガス化モジュール12の中で変換される。都市ゴミのような湿った燃料では、ガス化モジュール12の操作温度によって炭素変換は増えたり減ったりして変化し、したがって、好適実施例は、一連のフローP2 を経る送りの前の送り前調整（と乾燥）段階を提供する。
【００６８】
ガス化モジュール12に送られる導入ガスは、通常は（示されているように）スチーム、リサイクル製品ガスと、窒素、アルゴンやそれらの混合物などの不活性ガスである。発明のために好適なガスはスチームとリサイクル製品ガスであって、もっとも好適なガスは、スチームと不活性ガスである。
【００６９】
本発明において、噴流物質は、ガス化モジュール12の上部近辺から出て、ガス調整モジュール20（製品合成ガス）を通過し、固形物（チャー、炭素質物質と熱移動物質）はそれぞれ燃焼と加熱のために燃焼反応機モジュール32に戻る。全てのシステムの固形物は、別途一掃する対策が必要となるような燃料原料油とともに気づかずに入ってきたスクラップのような好ましくない重い物質を除いて噴流する。
【００７０】
本発明のシステムは多目的に使え、熱移動物質を加熱するどのような型の燃焼機、流動化、噴流、あるいは非流動化されたものと組み合わせてもよい。熱移動物質は、熱を加えるために燃焼モジュール32の発熱反応領域を通過することによって加熱される。
【００７１】
上の結果によって、当業者は、現場ガス調整モジュールの使用、触媒の特徴あるいはプロセス中の操作を備える再循環相の使用、ガス調整モジュール中、反応物としてのスチームの使用、水素(H2)：一酸化炭素(CO)の比が約２：１かそれ以上となり、それによって次に（水素に関してプラスに）修飾するための必要性を最小化する操作結果を含めて、ここで提供された改良点を認識するだろう。
【００７２】
結局、遊離水素(H2)の生成のためにその後の水ガス合成のようなある種の石油化学反応の代わりに現場ガス合成を使っていることが認識される。
【００７３】
上に記載したシステムによって製造された有益な製品は、ガソリン添加物、燃料電池合成あるいは発電、典型的には組み合わせガスタービン発電システムに有用である非常に好ましい水素対一酸化炭素比を備えたガスを含む。
【００７４】
上で明らかなように、本発明は直接使えるような50%かそれ以上の水素を生成する一方、水素回収の次の段階で使ってもよく、そしてこれらの段階は、分圧あるいは第二レベルに基づく一般的な膜分離プロセス、あるいはその後の水ガス移動反応プロセスをオプションとして含んでもよい。
【００７５】
ここで使用される語句不活性物質は、急速に反応する炭素質物質に比べて相対的に不活性（相対的に非反応的）を意味し、砂、石灰石、他の方解石あるいは酸化物のような熱移動物質を含んでもよい。さらに完全に明らかにしたように、これらの熱移動物質のいくつかは、相対的に不活性でなくてもよく、さもなければ、反応物あるいは触媒試薬として関与してもよく、したがって、「相対的不活性」は炭素質物質に対する比較として使用され、ここでは一般的に希ガスに適用されるような厳密あるいは純粋な質的化学的意味で使われるものではない。例えば、石炭のガス化では、石灰石は硫酸塩排出を減らすために硫黄を捕捉するための手段として有用であって、したがって、ガス化反応機12とガス調整モジュール20中でタールをクラッキングすることでは活性であるが、ここで使われるように相対的に不活性である。
【００７６】
本開示システムの効果の一つは、高温操作条件と現場ガス調整反応機20によって凝集の本質的な最少化であるが、他の有用な物質が、さらにシステム操作を改良し、ガス調整反応機20から除かれた即時使用可能の末端ガスの生成を強化するためにガス化原料油に同様に加えられてもよい。例えば、ガス化システム1中の灰分、砂とチャーの凝集は、酸化マグネシウム(MgO)、橄欖石、あるいは他の鉄表面を含む組成物を現場熱移動物質とオプションとして原料油物質に加えることによってさらに少なくできることが知られている。通常の既知の凝集は、一般的に高温凝縮で灰分の部分的溶融の結果であるのでそのような高温凝縮を最少化し、元の生成を制限することは本質的な効果を提供する。先行システムでは、酸化カルシウム(CaO)とアルミナ(Al2O3)が灰分を希釈することによって現場外の凝集を少なくする試みで加えられてきたし、（現場ガス調整モジュールの如何なる形のものも欠いている）特許文献1では、MgOの添加は、現場外で灰分混合物の共晶を減らす、すなわち、重量パーセントあるいは原料油の１％から25％の重さで効果的に凝集を減らすために融点を上昇させることによって凝集を少なくすることがより効果的とすら教えている。
【００７７】
しかしながら、特許文献1や他の文献が教えることとは対照的に、本発明は、重量比で熱移動物質の１から50%、さらにより好適には、触媒活性物質の2%から40%の間で（開始防止、変換と除去を経る）凝集を減らし、本発明に従った触媒反応を促進するために現場熱移動物質に加えられる現場橄欖石触媒の使用を提案している。
【００７８】
ここで使用されている語句「熱移動媒体あるいは熱移動物質」は、砂あるいは橄欖石に制限されるものとして当業者によって看做されるものではなく、代わりに、1100°C/2012°Fの温度まで熱分解に、少なくとも一時的に抵抗し得る全ての無機固形物を含むと理解されるものである。したがって、熱移動物質は、排他的にここで明らかにされた物質と看做されるものではなく、寧ろ包含的に、（制限や除外なく）触媒活性物質と非触媒活性物質を含んでも、一般的な砂（石英その他）、橄欖石、シリカ（SiO2 あるいはSiO4）、アルミナ(Al2O3)、長石と他の金属酸化物（MgO、 CaO、ZnOx、 ZrOx、TiO2、 B2O3を含む）と複数の組み合わせと同じものを含む組成物、部分的、全体的に安定化され、以前に焼結されたあるいは熱的に調製された、自然界に存在し、あるいは人工的に生成されたものであってもよい。
【００７９】
ここで使われる触媒活性熱移動物質は触媒活性物質として認識され、処理と非処理のドロマイト、処理と非処理の橄欖石、アルミナ（天然品と人工的生成品の両方と焼成あるは他の方法で処理されたいずれかのもの）、アルカリ金属酸化物、貴金属酸化物、ニッケルベースの組成物（Ni/Al2O3、NiCuMo/SiO2 あるいはSiO4-Al2O3を含む）、マグネシウムベースの酸化物、鉄ベースの酸化物、カルシウム酸化物、バナジウムベースの酸化物、クロムベースの酸化物、コバルト酸化物、銅酸化物、モリブデン酸化物、焼成ドロマイト、マグネサイト、ゼオライトと、上の元素を含む高温酸化物組成物を含むが炭化水素の分解活性を示す上記のこれらの熱移動物質全てに限定されないことが当業者に認識される。
【００８０】
ここで使われたように、語句「鉄輸送触媒」は、鉄と同様に天然品あるいは人工的に生成された橄欖石を含み、他の鉄を含むセラミック物質と組成物を含み、上で明らかな触媒活性熱移動物質を含むがそれに限定されない。
【００８１】
同様に当業者には理解されるように、語句「現場」の使用は、製造過程活動あるいはガス化反応機と燃焼反応機との間の循環流体経路の中でおこり、システム外の別の外部プロセスとしてではないガス調整のようなプロセスとして認識され、参照されるものである。たとえば、燃焼モジュールからの熱移動物質とガス化モジュールからの合成ガスの両方を受領する故に、ここでのガス調整モジュール20は「現場」である。
【００８２】
請求項の中の、手段あるいは段階プラス機能（ミーンズ・プラス・ファンクション）の語句は、構造と記載されたあるいはここで提案された引用された機能あるいは反応を実行するときにここで提案された反応と、構造的化学的等価物だけでなく等価構造と組成物を対象とすることを意図している。すなわち、例えば、釘、ネジとボルトは構造等価物ではないが、釘は、木部と柱状表面との間の摩擦に依存し、ネジは螺旋表面が確実に木部とかみ合い、ボルトの頭とナットで木部を反対側から押すものであって、木部を締め付けるという環境においては釘、ネジとボルトは、当業者には等価構造であることが容易に理解できる。同様に、語句触媒活性物質は触媒として機能する物質を含む。
【００８３】
付帯図を参照して本発明の好適な実施例の少なくとも一つを説明することで、発明はこれらの正確な実施例に限定されるものではなく、いろいろな変化、修飾と適応が、付属請求項に規定されるような発明の範囲と精神を逸脱することなく当業者によって達成される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】図1は本発明に従ったシステムの工程系統図のグラフである。
【図２】図2は本発明の別の好適実施例の詳細プロセス工程系統図である。
【図３】図3は本発明のガス調整モジュールに入る前の炭化水素の分析結果を示す質量分析計の結果のグラフである。
【図４】図４は、炭化水素の本質的な減少を明らかにしている本発明のガス調整モジュールから出るときの合成ガスの分析結果を示す質量分析計の結果のグラフである。
【図５】図5は、「マイナス」成分（水素、炭酸ガス、一酸化炭素）がより多く生成した成分を示し、残存炭化水素成分を示す「プラス」成分は減少したことを表現する本発明ガス調整反応機における水ガス移動の効果のグラフ的表現である。
【図６】図6はある種のタール95%以上の変換と問題タール80%以上の変換を達成する本発明の凝集炭化水素の変換を表すグラフである。
【図１】
2009512755.tif 000006
【図２】
2009512755.tif 000007
【図３】
2009512755.tif 000008
【図４】
2009512755.tif 000009
【図５】
2009512755.tif 000010
【図６】
2009512755.tif 000011
【国際調査報告】
2009512755.tif 000012