(57)【要約】【課題】【解決手段】  高エネルギィ輸送ガス及び、この高エネルギィ輸送ガスを輸送する方法を用いて、パイプライン、及び、常態で、圧縮状態で、あるいは液化した状態で、天然ガスを搬送するように設計されたその他の容器のエネルギィ含有率を上げる。メタンとその他のガスを、天然ガス田、炭層、あるいは主エネルギィ源である石炭と反応する水素から取り出したメタンと共に、供給原料として使用する。また、このガスと方法は、水素の製造用の豊富な源を提供し、発電し、自動車に動力を提供する燃料電池のアプリケーションに使用することができる。このガスと方法は、既存の天然ガスパイプライン、及びその他の貯蔵及び輸送容器のエネルギィ容量を増やすことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギィ輸送方法において：
ａ．炭素を含み、メタンの燃焼熱と同じかあるいはそれより低い燃焼熱を有する少なくとも一のガス種を具える投入化学種を提供するステップと；
ｂ．改質プロセスを用いて前記投入化学種の少なくとも一部を、燃焼熱がメタンより高い少なくとも一の新しいガス状種を有する排出化学種に変換するステップであって、前記投入化学種のトータルモル数が、前記排出化学種のトータルモル数から前記排出化学種の水素のモル数を引いた数より大きいステップと；
ｃ．前記排出化学種を従来の輸送手段によって最終用途まで輸送するステップと；
を具えることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項２】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、前記投入化学種が更に、メタン、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水、炭素を含有する種、及びこれらの組み合わせからなる群から選択した成分を具えることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項３】
請求項２に記載のエネルギィ輸送方法において、前記炭素を含有する種が固体であることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項４】
請求項３に記載のエネルギィ輸送方法において、前記炭素を含有する種が、石炭、活性炭、木炭、バイオマス、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項５】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、従来の手段で最終用途へ輸送される前に前記排出化学種から水素が分離されることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項６】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、前記排出化学種からメタンを分離して、前記投入化学種へ改質用にリサイクルすることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項７】
請求項５に記載のエネルギィ輸送方法において、前記排出化学種から水素を分離して、前記投入化学種へ改質用にリサイクルすることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項８】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、前記排出化学種から水素とメタンを分離して、前記投入化学種へ改質用にリサイクルすることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項９】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、前記プロセスが水素の製造に最適化されていることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項１０】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、水素が二酸化炭素を生成することなく製造されることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項１１】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、前記炭素の燃焼熱が、一酸化炭素や二酸化炭素を生成することなく前記改質種に維持されていることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項１２】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、前記プロセスが、前記排出化学種の全体の燃焼熱を最大にするように最適化されていることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項１３】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、前記排出化学種がメタンの少なくとも一部を含有することを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項１４】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、前記排出化学種がメタンを含有していないことを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項１５】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、前記方法が輸送パイプライン又は分配パイプラインのボトルネックの低減に利用されることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項１６】
請求項５に記載のエネルギィ輸送方法において、前記水素を前記排出化学種から分離し、当該水素を発電、又は自動車の燃料のエネルギィ源として使用することを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項１７】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、前記排出化学種がメタンより高い燃焼熱を有し、アセチレン、エチレン、エタン、プロピレン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された成分を具えることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項１８】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、前記排出化学種がアセチレンより高い燃焼熱を有することを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項１９】
請求項１に記載のエネルギィ輸送方法において、アセチレンの燃焼熱と同じかあるいはこれより大きな燃焼熱を有する前記排出化学種の一部を前記排出化学種から分離して、前記投入化学種へリサイクルすることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【請求項２０】
ａ．炭素を含有する少なくとも一のガス種を具え、メタンと同じかあるいはメタンより低い燃焼熱を有する投入化学種を提供するステップと；
ｂ．改質プロセスを用いて、前記投入化学種の少なくとも一部をメタンの燃焼熱より高い燃焼熱を有する少なくとも一の新しいガス状種を有する排出化学種に変換するステップと；
から取り出した高エネルギィ輸送ガスであって、前記投入化学種のトータルモル数が、前記高エネルギィ輸送ガスのトータルモル数から前記高エネルギィ輸送ガスと水素の混合物中の水素のモル数を引いた数より多いことを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項２１】
請求項２０に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記投入化学種が更に、メタン、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水、炭素を含有する種、及びこれらの組み合わせからなる群から選択した成分を具えることを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項２２】
請求項２０に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記炭素を含有する種が固体であることを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項２３】
請求項２２に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記炭素を含有する種が、石炭、活性炭、木炭、バイオマス、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されることを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項２４】
請求項２０に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、従来の手段によって最終用途まで輸送する前に、前記排出化学種から水素を分離することを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項２５】
請求項２０に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記高エネルギィ輸送ガスが、前記高エネルギィ輸送ガスのトータル燃焼熱を最大にするように最適化されていることを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項２６】
請求項２０に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記高エネルギィ輸送ガスが少なくともメタンの一部を含有することを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項２７】
請求項２０に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記高エネルギィ輸送ガスがメタンを含有しないことを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項２８】
請求項２０に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記高エネルギィ輸送ガスを、輸送パイプライン又は分配パイプラインのボトルネックの低減に利用することを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項２９】
請求項２０に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記排出化学種から水素を分離し、当該水素を発電、又は自動車の燃料のエネルギィ源として使用することを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項３０】
請求項２０に記載のエネルギィ輸送方法において、前記高エネルギィ輸送ガスがメタンより高い燃焼熱を有し、アセチレン、エチレン、エタン、プロピレン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された成分を具えることを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項３１】
請求項２０に記載のエネルギィ輸送方法において、前記高エネルギィ輸送ガスがアセチレンより高い燃焼熱を有することを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項３２】
ａ．（ｉ）メタン、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水、炭素を含有する種、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された成分と、（ｉｉ）炭素を含有しており、燃焼熱がメタンと同じかメタンより低い少なくとも一のガス種と、を具える投入ガス種を提供するステップと；
ｂ．改質プロセスを用いて、前記投入化学種の少なくとも一部をメタンの燃焼熱より高い燃焼熱を有する少なくとも一の新しいガス状種を有する排出化学種に変換するステップと；
から取り出した高エネルギィ輸送ガスであって、前記投入化学種のトータルモル数が、前記排出化学種のトータルモル数から前記排出化学種中の水素のモル数を引いた数より多いことを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項３３】
請求項３２に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記炭素を含有する種が、石炭、活性炭、木炭、バイオマス、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された固体であることを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項３４】
請求項３２に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、従来の手段によって最終用途まで輸送する前に、前記排出化学種から水素を分離することを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項３５】
請求項３２に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記高エネルギィ輸送ガスが、前記高エネルギィ輸送ガスのトータル燃焼熱を最大にするように最適化されていることを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項３６】
請求項３２に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記高エネルギィ輸送ガスが少なくともメタンの一部を含有することを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項３７】
請求項３２に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記高エネルギィ輸送ガスがメタンを含有しないことを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項３８】
請求項３２に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記高エネルギィ輸送ガスを、輸送パイプライン又は分配パイプラインのボトルネックの低減に利用することを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項３９】
請求項３２に記載の高エネルギィ輸送ガスにおいて、前記排出化学種から水素を分離し、当該水素を発電、又は自動車の燃料のエネルギィ源として使用することを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項４０】
請求項３２に記載のエネルギィ輸送方法において、前記高エネルギィ輸送ガスがメタンより高い燃焼熱を有し、アセチレン、エチレン、エタン、プロピレン、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された成分を具えることを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項４１】
請求項３２に記載のエネルギィ輸送方法において、前記高エネルギィ輸送ガスがアセチレンより高い燃焼熱を有することを特徴とする高エネルギィ輸送ガス。
【請求項４２】
ａ．（ｉ）メタン、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水、炭素を含有する種、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された成分と、（ｉｉ）炭素を含有しており、燃焼熱がメタンと同じかメタンより低い少なくとも一のガス種と、を具える投入ガス種を提供するステップと；
ｂ．改質プロセスを用いて、前記投入化学種の少なくとも一部をメタンの燃焼熱より高い燃焼熱を有する少なくとも一の新しいガス状種を有する排出化学種に変換するステップであって、前記投入化学種のトータルモル数が、前記排出化学種のトータルモル数から前記排出化学種中の水素のモル数を引いた数より多いステップと；
ｃ．従来の輸送手段によって前記排出化学種を最終用途へ輸送するステップと；
を具えるエネルギィ輸送方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載のエネルギィ輸送方法において、前記炭素を含有する種が、石炭、活性炭、木炭、バイオマス、及びこれらの組み合わせからなる群から選択された固体であることを特徴とするエネルギィ輸送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の記載
この出願は、２００３年２月７日に出願された米国特許出願第１０／３６０６９２号の一部継続出願である２００４年８月２日に出願された米国特許出願第１０／９１０１７４号に基づいて、優先権を主張する特許協力条約の出願である。
【０００２】
発明の背景
１．技術分野
本発明は一般的に、エネルギィ輸送方法に関するものであり、特に、パイプラインまたはメタン及び燃焼熱が低いその他のガスを搬送するように設計された輸送管内のエネルギィ量を増加させる高エネルギィ輸送ガスに関する。本発明は、更に、一般的に高エネルギィ輸送製品に関し、特に、メタンより燃焼熱が高い高エネルギィ輸送ガスに関する。
【０００３】
２．従来技術
通常メタンと呼ばれる天然ガスは、世界的なエネルギィ源である。天然ガスは国によって、また特定の国においても地域によって成分が異なる。源泉での天然ガス成分は、通常８５％以上のメタンを含んでいる。源泉の天然ガス成分のいくつかは、９６％以上のメタンを含むこともある。天然ガス及びメタンの用語は、しばしば交換可能に使用されており、典型的には、天然ガスは、いくらかのエタン（Ｃ２炭化水素）、プロパン（Ｃ３炭化水素）及びブタン（Ｃ４炭化水素）を含む。表１は、さまざまな国が輸出している天然ガスの共通成分を示す。
【表１】
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【０００４】
表１において、ＨＨＶは、標準立法フィート当たりの英国熱量単位（Ｂｔｕ／ｓｃｆ）で測定したガスの高熱価である。比較的大量のエタン、プロパン及びブタンを含む天然ガス成分は、メタンを多く含む天然ガス成分に比較してより大きな高熱価（ＨＨＶ）を有する。
【０００５】
国家政策、地域経済と天然ガス売買に関する契約によっては、エタン、プロパン、ブタン、及びメタンより燃焼熱が高いその他の成分でできた成分ガスを、輸出前に源泉天然ガス成分から除去することがある。エタン、プロパン、ブタン及びその他の成分は、その他の石油化学製品やプラスチックの製造に使用することができる。例えば、表１において、トリニダードは、トリニダードの地域石油化学工業及びプラスチック工業用に、大量のエタン、プロパン、及びブタンを除去しており、ＨＨＶ１０４８（Ｂｔｕ／ｓｃｆ）のメタンが９６％以上の天然ガス混合物を輸出している。同様に、北米市場は、天然ガス混合物を市場に輸送し、分配する前に、エタン、プロパン、ブタンをいくらか除去している。加工した北米天然ガスは、通常、９６％以上のメタンを含んでおり、１０２９（Ｂｔｕ／ｓｃｆ）のＨＨＶを有する。日本などのその他の国は、ＨＨＶ１３３０（Ｂｔｕ／ｓｃｆ）以上の流通用ガスを使用している。日本と北米との間の天然ガス輸送に関する経済的差異を以下に述べる。
【０００６】
近年、天然ガスは世界経済において、成長するエネルギィ源になってきている。エネルギィの必要性に対する天然ガスの将来的な消費は、早いペースで成長することが予測されている。例えば、米国エネルギィ省（ＵＳＤｏＥ）は、米国におけるエネルギィ源としての天然ガスの予測される使用は、電力生産用の燃料として劇的に増えるであろうと述べている。電力生産用の天然ガスの需要は、２００１年から２０２０年の間に９０％増加することが予想されている。しかしながら、米国と世界を通る天然ガスパイプライン中には、多くのボトルネックが存在し、米国とカナダ間の天然ガスパイプラインは収容能力いっぱいである。「Ｒｅｌｉａｂｌｅ，Ａｆｆｏｒｄａｂｌｅ，ａｎｄ  Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｌｙ  Ｓｏｕｎｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  ｆｏｒ  Ａｍｅｒｉｃａ’ｓ  Ｆｕｔｕｒｅ」、Ｒｅｐｏｒｔ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｐｏｌｉｃｙ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＵＳを参照されたい。日本、ヨーロッパユニオン（ＥＵ）、米国を含む多くの国が水素を燃料とする輸送車輌を開発している。天然ガスと水素の需要は、現在及び将来の環境的、経済的、及び国家安全の問題によって進んでいる。
【０００７】
世界の電力生産は、石炭によって支配されている。しかしながら、将来の電力生産は、成長している天然ガスの需要によると予測されている。今日では、米国における電力生産は、約５２％が石炭、２０％が原子力、１６％が天然ガス、７％が水力発電、残りは、石油と、風力、太陽熱、生物分解などの再生可能なエネルギィ源から得ている。２０２０年までに、ＵＳＤｏＥは、米国は、電力、輸送、工業プロセス、及び住宅の暖房は、天然ガスからのエネルギィにより一層依存するようになるだろうと予測している。天然ガスからの電力は、現在の１６％の産出から、２０２０年までに３３％の生産に上がるであろう。
【０００８】
電力生産用には、天然ガス（メタン）が豊富なエネルギィ源と考えられている。これは、石炭より環境的に有利であり、より低資本の設備コストで、電力プラントの建設準備期間がより短く、電力生産のエネルギィ効率がより高く、電力生産経済における変化のために電力会社によって好まれている。天然ガス（メタン）は、米国内及び世界中でエネルギィとして豊富な天然源である。世界中の天然ガスの貯蔵量の推定は大きい。知られているストランデッドガスの貯蔵量の推定は、Ｓｙｎｔｒｏｌｅｕｍ，Ｉｎｃ．社などの合成燃料製造会社によって同定されており、この会社は、これらのストランデッドガスの貯蔵量は、これらの貯蔵量をメタンガスから炭化水素液体燃料に換算すると、サウジアラビアの石油貯蔵量と同じであると認めている。これらの貯蔵量は、フイッシャ−トロプス合成による炭化水素液体燃料を提供するものであり、これは米国の全車及びトラックに８０年間以上も燃料を提供できるであろう。メタン製造のその他の方法には、水素を石炭と反応させる方法がある。
【０００９】
エネルギィ源として豊富である一方で、天然ガス（メタン）は、環境的理由、経済的理由、及びエネルギィ効率の理由で需要がある。電力生産用のエネルギィ源を天然ガス（メタン）にシフトすることは、石炭や原子力によるエネルギィ源に比較して多くの環境的な利点がある。メタンが電力用の主なエネルギィ源として、及びガスタービンによって生産されるエネルギィとして使用される場合、電力生産は、石炭に比較して、公害を起こし空気の質を悪くする物質をより少なく排出する。石炭と違って、ガスタービンで燃焼する天然ガスからの電力生産は、酸化窒素（ＮＯｘ）と二酸化硫黄（ＳＯ２）の排出物質が少なく、実質的には、有機粒子、塩化物、フッ化物、水銀、有害金属、及びその他の汚染物質の排出物質を出さない。さらに、メタンからの電力生産は、石炭よりも二酸化炭素（ＣＯ２）の排出物質が少ない。二酸化炭素排出物質は、多くの科学コミュニティにおいて、地球温暖化を引き起こすと考えられている。原子力エネルギィによる発電は、公害も、二酸化炭素排出物質も出さないが、燃料調整の時に副産物が生じ、使用済み燃料が環境危険を作る。核燃料製造プロセスは、数多くの環境的に危険な化学物質と同位元素を環境内に生ぜしめ、使用済み燃料は、何千年も続く高放射性副産物を含んでいる。
【００１０】
石炭に比較して、メタンからの電力生産のその他の環境的利点は、天然ガスタービンからより高いエネルギィ効率で電力が生産されることである。天然ガスからの発電は、非常にエネルギィ効率がよい。天然ガスで燃焼するタービンは、廃熱発電を伴って、また伴わずに電力を生産することができる。廃熱発電は、蒸気タービンから蒸気あるいは蒸気と電力を作ることができる。廃熱発電は、熱電力複合利用（ＣＨＰ）としても知られており、８０％以上の効率を達成することができる。一方、最新の石炭燃焼パワープラントは、４０％を若干超える効率を達成できるのみである。しかしながら、従来からある多くの石炭燃焼パワープラントは、約３０％の効率で稼動する。
【００１１】
天然ガス（メタン）エネルギィの将来の需要は、電力需要によってのみ駆り立てられているのではない。メタンからのエネルギィ消費は、米国における全エネルギィの２４％を占めている。天然ガスは、多くの製品の供給原料であり、多くの製造プロセスのエネルギィ源である。これらの製品には、テキスタイル、化学物質、ゴム、家具が含まれる。天然ガスに大きく依存している製造プロセスには、レンガ製造、ガラス製造、製紙が含まれる。住宅の暖房も、天然ガスからのエネルギィの大きな需要を作っている。
【００１２】
米国国家エネルギィ政策策定部会の報告書によれば：
２０００年から２０２０年の間に、米国の天然ガス需要は、エネルギィ情報事業団によって、２２．８兆立方フィートから３４．７兆立方フィートへ５０％以上増加すると予測されている。Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅ社等のその他の会社は、この期間にガス消費が約３７％増えると予想している。工業、商業、住宅、輸送、及び発電の全てのセクタで成長が予測されている。ガス消費全体における増加の半分以上が、発電の需要が増えていることによる。
【００１３】
この報告書は更に、メタンのエネルギィを市場へ出すことに関連する現在及び将来の問題について述べている。
この長期のチャレンジに合致させるために、米国は、生産を押し上げることが必要であるのみならず、天然ガスパイプラインネットワークを必要な範囲に確実に広げなくてはならない。例えば、ニューイングランド州の天然ガス発電は、２０２０年には１６，０００ＭＷ増えると予測されているが、ボトルネックが必要な供給量の送電をブロックするであろう。パイプラインの制約がなくならない限り、この制約が供給不足と高価格に寄与し、発電の成長を妨げるであろう。
【００１４】
この報告書は更に以下のように述べている：
現在の約２３兆立方フィート（ｔｃｆ）の国内天然ガス輸送容量は、２０２０年の米国の消費の予測された５０％の増加には不十分であろう。カリフォルニアや、ニューイングランドなどのこの国の幾つかの部分は、すでに容量不足に直面している。・・・遅延が天然ガスをカリフォルニアに輸送する能力を制限し、高価格に寄与している。更に、カナダからの天然ガスパイプラインの連結はほぼ能力一杯であり、カナダの天然ガスに対するより高い米国の信頼によって、パイプライン容量を増やすことが必要になるであろう。
【００１５】
天然ガス（メタン）エネルギィの輸送は、予測されている天然ガスの需要に合致するための主なハードルの一つにあげられている。予想されているメタンエネルギィの需要の増加は、２６３，０００マイルの分配パイプライン配設と、３８，０００マイルの新しい送出パイプラインが求められている。このマイルのパイプラインの建設は、障害物に直面するであろう。これらの障害物には、限定するものではないが、現存の公道用地の不法拡張と、パイプライン建設に対する強化されたコミュニティの抵抗がある。
【００１６】
液化メタンは、メタンエネルギィの輸送用にメタンエネルギィ密度を増やす一つの方法である。天然ガスを液化することによって、標準温圧（ＳＴＰ）におけるメタンガス１０００立方メータ中に含有されるエネルギィが、液状メタンでは約１立方メートルの体積に圧縮される。液化天然ガス（ＬＮＧ）は、パイプラインを通して輸送することができ、あるいは、特別に設計された船で輸送することができる。このような船は、通常、液化天然ガスを輸送する。船による輸送は、液化天然ガスを使用して、体積不足の船のエネルギィ密度を増やし、船が搬送できるエネルギィ量を増やす。上述した発電に対するメタンエネルギィの需要の増加は、ＬＮＧの重要性に対する実質的な需要を必要とする。現在のメタンエネルギィの需要は、この傾向を示し始めている。現在のニューイングランド地域における米国市場は、１９９８年から１９９９年の間に船によるＬＮＧの輸入の３５０％の増加を示している。数社が、ジョージア州とメリーランド州にＬＮＧ輸入用のターミナルを再開することを考えている。その他の石油会社は、ＬＮＧ輸入のためにターミナルを作るプランを発表した。
【００１７】
メタンを液化する従来の設備は、非常に大きく、建設するのに費用がかかる傾向にある。ＬＮＧプロセス設備を建築するのに、通常数百億米ドルが必要である。より新しい技術によって、ＬＮＧプロセス設備のコストが下がった。このような新しい技術の一つは、ロス・アラモス国立研究所（ＬＡＮＬ）において、ＵＳＤｏＥによって発明された、小型の天然ガスで駆動するコンプレッサである。この技術は、熱音響天然ガス液化と呼ばれる。この技術に関する特許に、米国特許第４９５３３６６号及び米国特許第４８５８４４１号がある。この技術は、熱音響スターリングハイブリッドエンジン冷却装置（Ｔｈｅｒｍｏａｃｏｕｓｔｉｃ  Ｓｔｅｒｌｉｎｇ  Ｈｙｂｒｉｄ  Ｅｎｇｉｎｅ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ：ＴＡＳＨＥＲ）としても知られている。
【００１８】
ＵＳＤｏＥとその事業パートナは、この熱音響技術を実証するのに２４万米ドル以上費やした。この技術は、非常に小さく、効果的に天然ガスを液化するものである。この技術の主な市場は、船による輸送用に海の上のプラットフォームに穴を開ける、ストランデッド炭層メタンをパイプライン、貨車あるいはトラックで輸送できるように液化する、及びパイプの端部、ラインの端部、あるいは市場位置において天然ガスを液化する際のメタンの液化であり、メタンエネルギィに影響を及ぼす車輌による輸送に用いられる燃料コンテナのエネルギィ含有率を増加させる。
【００１９】
メタンエネルギィを輸送するもう一つの従来技術は、フィッシャ−トロプシュ触媒で改質した蒸気とメタンの自己触媒酸化を用いてメタンガスを液体燃料に変えることである。この方法は、ストランデッドメタンガスの輸送に非常に一般的であり、オイルパイプラインの圧力を上げて、オイルの産出が終わりに近づいている成熟した油田からオイルを輸送する。ストランデッドメタンガスは、遠隔地から市場へ輸送するのに一般的で経済的な手段がないメタンガスである。例えば、天然ガスを港または市場へ輸送するパイプラインが存在しない地方などである。
【００２０】
ガスから炭化水素液（ガスから液体、ｇ  ｔｏ  ｌ）へ変える技術とプロセスは、フィッシャ−トロプシュ法でアラスカ州ノーススロープから、オイルの常傾斜を補助するために、ＵＳＤｏＥによる多大な注目を浴びている。メタンから取り出した炭化水素液体燃料は、アラスカのパイプラインの圧力を十分大きなものに維持して、産出が終わりに近づいているノーススロープの残ったオイルを輸送するようにしようとしている。Ｓｙｎｔｒｏｌｅｕｍ  Ｉｎｃ．社などの他社は、メタンの自己触媒酸化を用いて、米国環境保護局（ＵＳＥＰＡ）のガソリンと普通のディーゼル燃料の硫黄新基準に合致する、一般ガソリンへの添加物としての超微量の硫黄を含有する液体燃料を生産している。Ｓｙｎｔｒｏｌｅｕｍ  Ｉｎｃ．社は、メタンの自熱酸化触媒プロセスについての米国特許第６３４４４９１号と、フィッシャ−トロプシュ技術についての米国特許第６０８５５１２号を含めて、この分野で多くの米国特許を取得している。
【００２１】
ＵＳＤｏＥとその産業上のパートナ及び大学パートナによるメタンガスを液体炭化水素燃料に変換してメタンエネルギィを変形して輸送するその他の方法と技術には、イオン移動メンブレイン、及び定常状態及び過渡触媒酸化、及びメタンのカップリングが含まれる。例えば、＜ｗｗｗ．ｆｅ．ｄｏｃ．ｇｏｖ／ｆｕｅｌ／ｇａｓ−ｔｏ−ｌｉｑｕｉｄｓ．ｓｈｔｍｌ＞を参照されたい。
【００２２】
市場で使用可能な天然ガス（メタン）エネルギィ量を増加させるその他の方法は、現行のエネルギィ政策と従来のエネルギィ輸送方法に関連する従来技術を用いている。これらの方法は、メタンエネルギィを市場に送出する制約に取り組む、合理的な、従来の解決法を提供している。一つの方法は、分配パイプライン、輸送パイプラインといったより多くのパイプラインを建設することである。もう一つの方法は、パイプライン中のガス圧を増やすことによって天然ガスパイプラインのエネルギィ含有量を増やすことである。これらの従来のアプローチは、米国国家エネルギィ政策策定部会の報告書に述べられているように、何万マイルもの新しい輸送パイプラインと、数十万マイルの新しい分配パイプラインを建設することによって、天然ガス（メタン）から供給されるエネルギィ量を増やす必要がある。このメタンのエネルギィを搬送する新しいインフラストラクチュアにかかる費用は、１００億ドル以上になると予測される。
【００２３】
天然ガス（メタン）に関連するエネルギィを輸送する別の方法は、天然ガス中のメタンをメタノールに変換することである。メタノールは、液体アルコールであり、パイプラインのエネルギィ密度をあげることができるが、メタノールのエネルギィ経済は、一国のエネルギィインフラストラクチュアの抜本的な変更を必要とする。また、メタノールは環境にやさしい化学物質ではない。メタノールは地下水に有害である。
【００２４】
その他の従来技術には、天然ガス（メタン）をパイプの端部、ラインの端部あるいは市場で処理する技術を含む。これらの技術は、天然ガスを供給原料用化学種に変えて、最終用途用のその他の処理を行う。このような用途には、ポリエチレンとポリプロピレンなどのプラスチック用のエタンとエチレンなどの供給原料が含まれる。メタンを炭化水素液体プロセス用のガスに用いるとともに、メタンをアセチレンに変換するその他の技術が使用されている。これらの技術は、触媒、電磁エネルギィ、非熱的プラズマ、及びプラズマ開始剤を用いたプロセスを使用している。いくつかの技術は、これらのプロセスを互いに組み合わせて使用している。これらの技術は、メタン、石炭、炭素源、工業プロセス用に供給原料化学物質を製造するための投入化学種としての水と水素を用いている。メタンは、石炭、炭素種、あるいは炭素含有種で処理することができる。メタンはまた、単独で、水と一緒に、あるいは水素または酸素と共に処理することができる。石炭は、水素、水、あるいは水と水素を用いて処理することができる。
【００２５】
これらのパイプラインの他端、あるいは市場における技術の従来技術のプロセスには、米国特許第５３２８５７号、及び第５２７７７７３号が含まれる。これらの特許は、メタンと水素を、アセチレン、エチレン、及びエタンに変換するマイクロ波エネルギィによって出てくるプラズマ開始材の使用を開示している。米国特許第５９７２１７５号は、マイクロ波エネルギィで加熱した触媒を使用して、エチレンとアセチレンを含むより高次の有機種を合成するために木炭を用いて気体状の炭化水素をメタンとプロパンに変換することを開示している。米国特許第４５７４０３８号には、マイクロ波エネルギィと、エチレン５１．３％、メタン２１．８％、水素２６．７％の製品混合物を用いて、１００％のメタンを処理することが開示されている。米国特許第５４７２５８１号は、マイクロ波エネルギィを使用して活性炭素を加熱して、この活性炭素をメタンと反応させて、エタン、エチレン、アセチレンを作ることを開示している。また、米国特許第５４７２５８１号は、マイクロ波を使用して活性炭素を水と共に加熱して、メタン、エタン、エチレン、及びアセチレンを製造することが記載されている。米国特許第５９００５２１号は、従来どおりに加熱した触媒層を用いてメタンをエチレンと水素に変換する金属触媒を作ることを開示している。米国特許第５１３１９９３号と第５０１５３４９号は、メタンからより高次の炭化水素を合成するために、非熱プラズマ、触媒、及びマイクロ波エネルギィの使用を開示している。Ｂｏｏｌ  ｅｔ  ａｌ．は、酸素とメタンを反応させて、エチレン、一酸化炭素、アセチレンを形成するのにマイクロ波エネルギィを使用した。Ｂｏｏｌ，Ｃ．Ｊ．ｅｔ  ａｌの、「Ｔｈｅ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ  ｔｏ  ｔｈｅ  Ｏｘｉｄａｔｉｖｅ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  ｏｆ  Ｍｅｔｈａｎｅ  ｏｖｅｒ  Ｒａｒｅ−Ｅａｒｔｈ  Ｏｘｉｄｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔ」，出所不知、ｐｐ３９−４２，Ｓｃｈｏｏｌ  ｏｆ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｈｕｌｌ，Ｈｕｌｌ，Ｎｏｒｔｈ  Ｈｕｍｂｅｒｓｉｄｅ，Ｕｎｉｔｅｄ  Ｋｉｎｇｄｏｍ，ＨＵ６７ＲＸ参照。
【００２６】
これらの多くのプロセスは、メタン、メタンと石炭、メタンと水、メタンと酸素、メタンと水素、石炭と水素、メタンに比較して燃焼熱がより高く沸点がより高い石炭と水から、より高いエネルギィガスを生成する。天然ガス（メタン）単独の場合に比べて、これらのガスの混合物は、この混合物から水素が取り除かれると、より低いモル数となる。
【００２７】
これらの方法をもってしても、体積がより小さいガスにより高いエネルギィ含有率を提供する、メタンとその他のガスをより効率よく搬送する方法が必要であり、本発明が努力を傾けているのは、この必要性及びその他の必要性である。
【００２８】
発明の概要
１．エネルギィ輸送方法
本発明の一の態様は、低エネルギィガスから高エネルギィガス（ＨＥＧ）を合成することによって（１）パイプラインを介して、あるいは（２）貯蔵容器で、輸送できるエネルギィ量を増やし、限定するものではないが、例えばガスパイプライン、液化ガスパイプライン、高圧容器、その他といった従来のエネルギィ輸送方法を介してこれらの高エネルギィガスを輸送することである。本発明は、メタンや合成ガス（ＣＯとＨ２）などの低エネルギィガスをより高次の分子に変換するステップを含む。これらの高品位ガスは、メタンやその他のガス、及びガス混合物に比べて燃焼熱が高い。また、これらの高エネルギィガスは、沸点がより高く、液体に凝縮するのに少ないエネルギィで済む。
【００２９】
高エネルギィガスを合成するときの典型的な副産物は、水素（Ｈ２）である。水素は、環境にやさしいエネルギィ源であると考えられており、燃料電池からの電力用エネルギィ源、及び自動車のクリーンな燃焼燃料源としての将来のエネルギィ源であり、エネルギィとして水素経済を確立するための米国の努力を支えている。本発明は、エネルギィとしての豊富なメタンエネルギィ輸送のための現在の及び予測されるインフラストラクチュアの不足と、世界の環境の必要性に取り組むものであり、また、水素などのクリーンなエネルギィ燃焼源の将来的な要求に取り組むものである。
【００３０】
２．輸送ガス、経済的多様化、及び経済的利点
本発明によって、国やエネルギィ会社は、その製品を多様化し、自然資源、天然ガスから新しい産業を発展させることができる。本発明は、国の総内国生産額と総国民生産の増加を図る可能性を有する。
【００３１】
現在、天然ガスの世界的需要と生産の総合的な傾向が上昇している一方で、天然ガスからの製品は多様化している。天然ガスは、環境的利益をもたらすガスタービンを用いて発電用に使用されており、資本コストが低く、迅速なオンライン時間でピークパワーの要求に取り組む望ましい特質を有する。天然ガスのその他の需要は、ガスによって、液体製品、ディーゼル燃料、ナフサ、及びその他の潤滑材になっている。現在、インドネシアとカタールは、ガスを液状にする設備に総額２００億米ドルを越える合併投資を受けている。ガスを液状にする技術は、天然ガスからの製品を多様化するのに天然ガス産出国を助けるものである。ここで使用されているガスを液体にする技術は、ディーゼルエンジン単独の使用に好適な液状のディーゼル燃料、または伝統的なディーゼルエンジンと混合したディーゼル燃料を生産して、ディーゼル燃料中の硫黄含有率を低減する。これらの低硫黄燃料は、世界のある地域で空中を浮遊する硫黄ベースの粒子を低減することによって局所的に空気の質を改善するために所望されている。
【００３２】
本発明の一つの利点は、天然ガス生産国が天然ガスによって生産されるその他の製品の多様化を図れることである。ガスツーガス技術（ｇ  ｔｏ  ｇ）を用いることによって、本発明によって製品の多様化が図られる。
【００３３】
本発明のもう一つの態様は、本発明において高エネルギィ輸送ガスとして同定される輸送用ガスを天然ガス生産国が生産できることである。本発明の高エネルギィ輸送ガスは、天然ガス生産国で自然に生じるガスに比べて、水素ガス（Ｈ２）を除去して、単位体積あたりのＢｔｕ含有率がより高いガス混合物作り、同時に水素ガス（Ｈ２）を作ることができる。
【００３４】
本発明の別の態様は、本発明によって地球温暖化ガスである二酸化炭素（ＣＯ２）を発生することなく水素ガス（Ｈ２）を作ることができることである。典型的には、水素は、以下の最適化した反応によって作ることができる。
式（１）      ＣＨ４  ＋  Ｏ２  →  ＣＯ２  ＋  ２Ｈ２
式（１）では、メタン（ＣＨ４）中の炭素原子の熱価が使用されており、地球温暖化ガスである二酸化炭素（ＣＯ２）が廃ガスとして生じる。本発明では、炭素原子に関連するエネルギィを使用することなく水素を発生する。エネルギィの輸送方法に関する本発明から水素を生じうるいくつかの反応の一例であり、高エネルギィ輸送ガスを製造する式は：
式（２）      ２ＣＨ４  ＋  エネルギィ  →  Ｈ２  ＋  Ｃ２Ｈ６
である。
【００３５】
本発明では、地球温暖化ガスである二酸化炭素が廃ガスとして生じない。式２における反応を促進するのに使用するエネルギィは、太陽熱または風力などの再生可能なエネルギィである。また、昼間または夜間に従来どおり生産される過剰量の電力を式２の反応に使用することもできる。
【００３６】
本発明のもう一つの態様は、水素ガス（Ｈ２）を製造する一方で、改質した分子中の炭素原子の燃焼熱を保存して、本発明によって製造した高エネルギィ輸送ガスの混合物中にある分子としてこの炭素原子を使用することである。
【００３７】
本発明のもう一つの態様は、天然ガス産出国が原生地において水素経済を有することができ、一方で、従来の天然ガス輸出経済に比べて、高エネルギィ輸送ガスでパイプラインあるいはＬＮＧ船により多くのエネルギィを含めることができるため、より採算の取れる輸出経済で高エネルギィ輸送ガスを輸出できることである。高エネルギィ輸送ガスを作ることによってできる水素ガスは、原生地の経済に局所的に使用することができる。水素ガスは、水素ガスとガソリンで作動するＢＭＷ７００シリーズなどの往復エンジン又は燃料電池車で高エネルギィ効率の燃料電池から電力を発生するのにも使用することができる。燃料電池を使用する自動車は、従来の往復エンジンに比べてよりエネルギィ効率が高い。
【００３８】
本発明のもう一つの利点は、天然ガス産出国が、水素を輸出することによって、天然ガスからの製品の多様化を図れることである。水素は、米国のＭｉｌｌｅｎｎｉｕｍ  Ｃｅｌｌ，Ｉｎｃ．と呼ばれる会社によって実証されているように、ガソリンと同じエネルギィ密度を有するホウ酸ナトリウム溶液にして輸出することができる。
【００３９】
本発明のもう一つの利点は、本発明によって天然ガス産出国が、暖房と電力用の天然ガスの輸送と分配に関して、より採算の取れるインフラストラクチュアを持つことができることである。
【００４０】
天然ガス産出国にとっての本発明のもう一つの利点は、エネルギィを輸送するためのこの方法、及び輸出時に高エネルギィガスを使用することとは非自明であり、天然ガス産出国において、経済成長をしながらも将来の局所的な空気汚染の可能性を低減できることである。この非自明な態様は、中東諸国、アフリカ諸国、及びその他の乾燥した、高温の地域にとってもっとも利益があるであろう。オゾンの形成は、太陽光とオゾン前駆体化学物質、揮発性有機組成物（ＶＯＣ）及び酸化窒素（ＮＯｘ）間の相互反応によって、乾燥した高い温度の元でより好ましく生じる。本発明が水素ベースの経済を促進できるということは、本発明を使用する地域経済は、炭化水素の燃焼によるＮＯｘがより少なく、自動車によるＶＯＣｓの揮発放出がより少ない。
【００４１】
本発明のもう一つの利点は、その他の産業に経済的な利点を提供しつつ、再生可能なネルギィである太陽光起電力と風力タービンからの電力で水素を製造することである。従来の技術は、水の電気分解法による太陽光起電力法と風力タービンを用いた水素の製造を求めている。中東では、ドイツの会社であるＢＭＷは、中東諸国が水素の製造に太陽電池を電源とする水の電気分解を利用して、国内のエネルギィ経済を発展させつつ、炭化水素を輸出できると提言していた。水の電気分解は一つの方法であるが、本発明は、中東諸国に、国内消費用の水素を提供すると共に、本発明の高エネルギィ輸送ガスの使用によりエネルギィ輸送の更なる経済的利点を提供する。
【００４２】
本発明の付随的な利点としてのもう一つの態様は、エネルギィの貯蔵である。本発明によれば、一国の毎日のエネルギィサイクル、消費、及びエネルギィ経済に応じて、夜間または昼間に低需要レベルの電力で水素を製造して貯蔵することができる。貯蔵したエネルギィは、燃料電池によって昼間需要がピークに達するときに電力を作るのに利用することができる。このタイプのエネルギィ経済の一例は、西ヨーロッパ及び東ヨーロッパの一部に見られる。夜間は電力の需要が低く、余剰電力は十分である。ブルガリアとフランスは、このタイプの原子力発電経済を有する国の例である。これらの国では、電力の需要が低い夜間に天然ガスまたは石炭ガスのメタンを、高エネルギィ輸送ガスと水素ガスに変換し、水素ガスを貯蔵することができる。需要がピークである昼間は、貯蔵しておいた水素ガスを用いて燃料電池から発生させた電力を使用することができる。
【００４３】
本発明のもう一つの利点は、より良い資産の利用であり、パイプラインや、ＬＮＧ船などの天然ガス輸送資産に投資を戻すことである。より良い資産の利用は、この方法でエネルギィを輸送し、従来の天然ガスの使用に代えて高エネルギィガスを使用することで達成される。なぜなら、単位体積当たりより多くのエネルギィをパイプラインまたは船の資産におくことができるからである。より良い資産の利用は、投資におけるより高いリターンとなる。なぜなら、パイプラインまたは船の単位体積当たりについてより多いエネルギィを売ることができるからである。
【００４４】
本発明のもう一つの利点は、成長する消費の需要を受け入れるために、更にパイプラインを構築したり、より多くのコンテナ船を作ったりする必要がなく、天然ガスの需要が成長することである。
【００４５】
天然ガス輸送のもう一つの従来技術が、日本と北米市場間で、天然ガス産出国からこれらの二つの市場への天然ガス輸送のための異なる方法として示されている。現在は、米国への天然ガス輸入の大部分が、トリニダードからきている。日本では、インドネシアとその他のアジアの輸出国から天然ガスの大部分が輸入されている。
【００４６】
トリニダードは、メタンに比べて燃焼熱が高いＣ２及びそれ以上の炭素含有量を有する炭化水素ガスのほとんどを分離している。これらの燃焼熱が高いガス、Ｃ２及びＣ３またはそれ以上の炭化水素は、通常石油化学物質と炭化水素ポリマ製品からなる熱価の高い製品を合成するために、天然ガス産出国に残す。一方、主にメタンである熱価の低いガスは、暖房、電力及び工業的必要性のため北米へ輸出される。この輸送ガスは、１０４７Ｂｔｕの熱価を有する傾向にある。
【００４７】
代替的に、天然ガスの日本市場は、異なる経済構造をとっている。日本では、暖房及び電力用のエネルギィの必要性に供するパイプランを介して輸送されたガスは、約１３３０Ｂｔｕの熱価を有する。日本のガス会社は、源泉天然ガス生産国からＣ２及びＣ３またはそれ以上の炭化水素が天然に生じるほとんど精製されていないかまったく精製されていない天然ガスを産出国から買っており、この結果ＬＮＧコンテナで日本へ、及びパイプラインを介して日本へ輸送された天然ガス混合物は、一般的に１０５０Ｂｔｕ以上の熱価を有する。実際問題として、日本の会社は、源泉から天然ガスを分離したプロパンとブタンを購入しており、次いで、このプロパンとブタンを天然ガス混合物に加えて、日本の輸送及び分配パイプライン中でガス混合物を作っている。このガスは約１３３０Ｂｔｕの熱価を有する。従って、日本の輸送ガス混合物は、北米の輸送ガスより２７％高い熱価を有する（１３３０Ｂｔｕ対１０４７Ｂｔｕ）。
【００４８】
日本と北米では、エンドユーザである消費者に、Ｂｔｕ使用課金に基づいて天然ガスが販売されている。日本のガス会社は、１３３０Ｂｔｕのより高い熱価でガスを輸送し、精製後、メタン含有率９９％以上の、天然に発生した混合ガス（北米で使用されているような）に比べてＢｔｕ価が高いガスでパイプラインを満たして、Ｂｔｕ価が高いガスを用いて輸送される天然に生じるガス混合物を売ることによって、パイプラインの含有率価を上げることができる。従って、パイプラインとガス輸送に関する日本の経済構造は、パイプライン中により多くのエネルギィが存在するため、パイプラインからの輸送及び分配課金を介してより多くの利益を得られる。換言すると、天然に生じるガス混合物の輸送に関する日本の経済構造は、精製された天然に生じるガス混合物の輸送に関する北米の経済構造におけるガスを充填した同じパイプラインに比べて、より多くの利益を出している。北米の経済構造の下では、パイプラインは輸送ガス中の同じＢｔｕ含有率のものを運ぶのに約２７％以上の体積を必要とする、あるいは、日本の４本の天然ガスパイプラインにつき北米は約５本のパイプラインを必要とするであろう。
【００４９】
本発明の輸送ガスによれば、ガスにより高い熱価を持たせることができる。
【００５０】
好適な実施例の詳細な説明
本発明は、高エネルギィガス（ＨＥＧ）を形成し、次いで、従来の輸送手段を介してこのＨＥＧを輸送することによってエネルギィを輸送する新規な方法に関する。ＨＥＧは、本発明では高エネルギィガスをいう。この輸送方法によれば、より大量のエネルギィを最終用途へ輸送することができる。図１のフロー図に示すように、エネルギィを提供するのに一般的に使用されている従来の源を、まず最初にＨＥＧを合成する手段によって処理して、次いで、従来の既存の輸送手段を介してエネルギィを最終用途へ輸送する。この源は、説明の目的で、天然に発生するメタン（ＣＨ４）、合成ガス（ＣＯ及びＨ２）、ガス状、液状種と反応する固体炭素源、バイオマス分解によってできたメタン、埋め立て物の分解でできたメタンであっても良い。この源が固体炭素種である場合、炭素は、水（Ｈ２Ｏ）、メタン（ＣＨ４）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ２）、または水素（Ｈ２）と反応できる。炭素源は説明の目的で、石炭、木炭、またはバイオマスであっても良い。ＨＥＧは、メタンの燃焼熱（８９０．９ＫＪ／モル）の燃焼熱より低いかあるいはこれと同じ燃焼熱を有する種を含む炭素から精製したガスであり、合成高エネルギィガスはメタン（ＣＨ４）より高い燃焼熱を有する。ＨＥＧは、一種のガスまたは混合ガスであっても良い。
【００５１】
表２は、ＨＥＧと、ＨＥＧｓの合成に使用できるガスの燃焼熱のリストである。一酸化炭素（ＣＯ）、水素（Ｈ２）、及びメタン（ＣＨ４）はＨＥＧを形成するの使用される原料ガスである。アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、及びプロピレン（Ｃ３Ｈ６）はＨＥＧｓである。メタンより高い燃焼熱でその他のガスを合成することができる。これらのその他のガスも、ＨＥＧｓであり、上述のＨＥＧｓは、ＨＥＧを合成する手段にリサイクルすることができ、このリサイクルガスをアセチレンより高い燃焼熱でＨＥＧ中で改質することができる。
【００５２】
原料ガスから、または固体炭素種と反応させた原料ガスから作ったＨＥＧｓは、限定するものではなく、例示の目的で、米国特許第４５７４０３８号、第５９７２１７５号、第５９００５２１号、第５１３１９９３号、第５０１５３４９号に開示された手段などの公知の手段で合成することができる。これらの特許は、すべてここに引用されている。これらの方法は、自熱触媒、熱触媒、電磁エネルギィ、プラズマ、水蒸気改質、その他を使用する手段を具える。ＨＥＧを合成した後、このＨＥＧは、図１に示すように最終用途または最終使用者に輸送される。この輸送手段は、従来の輸送手段と方法であり、限定するものではないが、輸送パイプライン、分配パイプライン、高圧容器、液化装置、及びその他の輸送及び貯蔵法を含む。
【表２】
2008508418.tif 000004
【００５３】
本発明では、ＨＥＧは、メタンと水素との混合物の形で従来の輸送手段によって輸送することができる。本発明は、従来の輸送手段によってより大量のエネルギィを輸送することができる。表３は、ＨＥＧｓの混合物の例と、各混合物の１０モルあたりの関連するエネルギィ量を示す。標準化されたエネルギィ含有量は、天然ガス（メタン）中のガス状エネルギィの従来の輸送方法から、エネルギィ量に標準化されている。メタン（ＣＨ４）１０モル（１０ｍｏｌ．）分のトータル燃焼熱（ΔｃＨｏＴ）は、８９０９ＫＪである。
【００５４】
表３に示すように、エネルギィの輸送にＨＥＧ混合物を利用している本発明によれば、従来の手段でより大量のエネルギィを輸送することが可能である。ＨＥＧがメタンと混合されている場合は、結果としてのエネルギィ量は８９０９ＫＪより大きい。この例は、３モル乃至１０モルのエチレンと７モルのメタンの混合物から、２モルのアセチレンと、４モルのエチレンと、２モルのプロピレンと、２モルのメタンの混合物までである。これらの混合物は、１０モルのメタンの燃焼率より高い、１０モルのガスのトータル燃焼熱を有する。これらの混合物の燃焼熱は１０，５００ＫＪ乃至１４１２５ＫＪである。
【表３】
2008508418.tif 000005
【００５５】
これらのＨＥＧ混合物のエネルギィ含有量が、メタン単独のエネルギィ量に対して標準化された場合、エネルギィ量は、メタン単独の場合より１８％乃至５９％多い。ＨＥＧ混合物に関連するより多量のエネルギィは、現存の従来のパイプラインを介してより多くのエネルギィを輸送できるようにする。米国国家エネルギィ政策策定部会の報告書に記載されているように、２０００年から２０２０年の間に、天然ガスからのエネルギィの需要は３７％乃至５０％増えることが見込まれている。また、この報告書によれば、このエネルギィ需要の増加は、新しい３８，０００マイル以上の輸送パイプラインと、新しい２６３，０００マイルの分配パイプラインを必要とし、この新しいパイプラインの構築には１００億米ドル以上のコストがかかると予測されている。
【００５６】
表３に示すように、ＨＥＧの使用によって、従来の手段に比べてより多くのエネルギィを輸送することができ、従って、ＨＥＧの混合物に関連するエネルギィが、新しいパイプライン構築の必要性をなくし、あるいは実質的に低減し、この結果、パイプラインの構築に係る数十億米ドルを節約することができる。ＨＥＧ混合物によって、より多くのエネルギィがより効率的に末端使用者に輸送され、輸送のインフラストラクチュアを有意に増加することなく、成長するエネルギィ需要に応じる。本発明は、一以上の周波数を用いてデータを転送し、容量を増やすことによって、光ファイバを介してより多くのデータを転送することに似ている。多モードの光学部品が、単一の光ファイバの容量を増やす一方で、ＨＥＧは、パイプラインまたはその他の従来の輸送手段（例えば、ＬＮＧを搬送する船）のエネルギィ容量を増やす。本発明は、また、パイプラインのエネルギィ容量を増やすことによって、輸送コストを低減させ、電力及び家庭の暖房のコストを低減する可能性を有している。
【００５７】
本発明の付随的な利点は、水素に基づくエネルギィ経済用に豊富に水素を製造できることである。水素は、燃料電池から電力を作って自動車の動力とする環境にやさしいエネルギィ燃料源として需要があると期待されている。表３に例示するように、メタンを伴う、あるいは伴わないＨＥＧ混合物が水素を作る。これらの例において、ＨＥＧ混合物は、１０モルのＨＥＧ混合物を合成することに基づいて、６モルないし２０モルの水素（Ｈ２）を作る。水素の量は、メタンをＨＥＧ混合物に変換することによって得られる。製造した水素の計算例は以下の通りである。
式（３）  ２０ＣＨ４  →  ２ＣＨ４＋２Ｃ２Ｈ２＋４Ｃ２Ｈ４＋２Ｃ３Ｈ６＋１０Ｈ２
または
式（４）  ２０モルのメタン  →  ２モルのメタン＋２モルのアセチレン＋４モルのエチレン＋２モルのプロピレン＋１０モルの水素
この反応は、反応器における非改質メタンのリサイクルを伴う上記のＨＥＧ合成法によって製造することができる。
【００５８】
本発明のもう一つの利点は、ガスの液化におけるエネルギィの節約である。表４に示すように、ＨＥＧの沸点は、メタンより高い。アセチレン、エチレン、エタン、及びプロピレンは、全て、メタンに比して高い沸点を有する。これらのより高い沸点によって、ＨＥＧまたはメタンまたは水素のないＨＥＧの混合物は、より少ないエネルギィで液体に凝縮される。
【表４】
2008508418.tif 000006
【００５９】
本発明では、変形例を用いてエネルギィを輸送することができる。図２のフロー図は、ＨＥＧ合成の後に水素を分離して、メタンとＨＥＧの混合物を輸送する変形例を示す。分離した水素は、発電用エネルギィ源としてあるいは自動車用燃料に使用することができる。図３のフロー図は、ＨＥＧ合成物の製品からいくらかのあるいは全てのメタンを分離して、ＨＥＧ合成プロセスにリサイクルさせてＨＥＧｓを作ることができる変形例を示す。
【００６０】
図４のフロー図は、ＨＥＧ合成物の製品からいくらかのあるいは全ての水素と、いくらかのあるいは全てのメタンを分離して、ＨＥＧ合成プロセスにリサイクルさせてＨＥＧｓを作ることができる変形例を示す。次いで、ＨＥＧまたはＨＥＧ混合物が最終用途に輸送される。図５のフロー図は、ＨＥＧ合成プロセスの後に製品の流れから水素を分離するプロセスを示す。メタンとＨＥＧは一緒に輸送される。混合物の輸送において更に時間がたつと、いくらかのあるいは全てのメタンを、意図した最終用途への輸送方法から分離することができる。例えば、メタン（ＣＨ４）は、家庭の暖房用に混合物から分離することができ、一方で、残りのメタンとＨＥＧの混合物を発電用に使用する。図２ないし５には示されていないが、本発明の範囲では、ＨＥＧｓを輸送中にメタンと混合できると解するべきである。
【００６１】
本発明のもう一つの利点は、輸送パイプラインと分配パイプライン中のボトルネックを除去できることである。本発明によれば、ＨＥＧの合成にサテライト操作を行って、エネルギィ輸送中のボトルネックを緩和することができる。本発明では、輸送するエネルギィを、新しくパイプラインを構築することなく最終用途に移動させることができる。図６に示すように、送出パイプラインＴ−ＣＨ４は、両方ともメタンを搬送する二本の分配パイプラインＤ１−ＣＨ４とＤ２−ＣＨ４にメタンを搬送する。Ｄ２−ＣＨ４にボトルネックがあって、最終用途で必要なエネルギィ量の最終用途での受け取りを妨げている。
【００６２】
図７のフロー図に示すように、ＨＥＧ法を使用して、より多くのエネルギィを提供することによってＤ２−ＣＨ４中のボトルネックを緩和する、本発明を通じて、ボトルネックが低減される。ＨＥＧ合成プロセスの後、分配パイプラインＤ２−ＣＨ４はメタンとＨＥＧの混合物を搬送している。ＨＥＧを合成した後の分配パイプラインは、Ｄ２−ＣＨ４とＨＥＧのラベルが付けられている。なぜなら、このエネルギィ輸送法からより多くのエネルギィを搬送しているからである。最終用途のエネルギィ需要に合致するための追加分配パイプラインの構築は求められなかった。又、図７に示すように、水素は、ＨＥＧ合成プロセスの後に分離されている。一例として、水素を自動車用のエネルギィ源として、または燃料電池から発電するために使用することができる。
【００６３】
図８のフロー図に示すように、輸送パイプラインＴ−ＣＨ４にボトルネックがある。Ｔ−ＣＨ４は、メタンのみを搬送している。図９のフロー図に示すように、ＨＥＧ法を用いることによってボトルネックを除去して、輸送パイプラインを介してより高いエネルギィ容量を輸送することができる。ＨＥＧ合成の前は、輸送パイプラインＴ−ＣＨ４はメタンのみを搬送していた。ＨＥＧ合成後には、輸送パイプラインは、最終用途に合致するより多くのエネルギィを搬送している。輸送パイプラインは、Ｔ−ＣＨ４とＨＥＧのラベルが付けられている。なぜなら、ここではＨＥＧｓとメタンの混合物を輸送しているからである。同様に、２本の分配ラインが、ここでは再度ラベルが付けられている。なぜなら、これらのラインは、メタンとＨＥＧｓの混合物を搬送しているからである。一本は、Ｄ１−ＣＨ４ＨＥＧと再度ラベルが付けられており、他方は、Ｄ２−ＣＨ４とＨＥＧと再度ラベルが付けられている。水素は、発電または自動車の燃料としてのエネルギィ源に使用することができる。
【００６４】
電力輸送と電力販売に関する新しい規制（規制緩和）によって、本発明は、米国で原子力発電所と石炭を動力とする発電所から夜間に入手可能な豊富で使用されていない過剰エネルギィを使用することができる。電力からのエネルギィと異なり、ガスのエネルギィは、後の需要が大きい使用のために、容易に大量に保存することができる。例えば、高エネルギィガスを夜のうちに、夜間入手可能な余剰電力を用いて合成して、後の使用に向けて保存しておくことができる。
【００６５】
上記説明は、この時点において発明者が知る本発明の最良の形態を述べたものであり、説明の目的だけのためのものである。当業者は、本発明の精神と範囲から外れることなく、これらの方法の変形と、請求項に記載されたものの均等物を作ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、高エネルギィガス（ＨＥＧ）輸送の基本方法を記載したフロー図である。
【図２】図２は、水素分離を伴う高エネルギィガス（ＨＥＧ）輸送のフロー図である。
【図３】図３は、メタンのリサイクルと水素の分離を伴う高エネルギィガス（ＨＥＧ）輸送のフロー図である。
【図４】図４は、メタンと水素のリサイクルを伴う高エネルギィガス（ＨＥＧ）輸送のフロー図である。
【図５】図５は、水素の分離を伴う高エネルギィガス（ＨＥＧ）輸送のフロー図であり、下はメタンと高エネルギィガスのパイプ分離を示す図である。
【図６】図６は、メタンの分配ライン中のボトルネックを示すフロー図である。
【図７】図７は、メタンの分配ライン中のボトルネックを除去するための高エネルギィガス（ＨＥＧ）合成の適用を示すフロー図である。
【図８】図８は、メタンの輸送ラインにおけるボトルネックを示すフロー図である。
【図９】図９は、メタンの輸送ラインにおけるボトルネックを除去するための高エネルギィガス（ＨＥＧ）合成の適用を示すフロー図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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