(57)【要約】  流動層反応器１０の温度を制御する方法および装置であって、第１の固体粒子を流動層反応器から分離するための分離器手段１６と、第１の固体粒子の第１の部分を流動層反応器に戻すための戻りダクト３０と、第１の固体粒子の第２の部分を排出するための排出ダクト５０と、第２の固体粒子を第２の流動層反応器から前記流動層反応器へ運ぶための入口ダクト５２とを有し、戻りダクト３０および入口ダクト５２が、第１の固体粒子の第１の部分と第２の固体粒子とで形成される固体粒子の混合物を流動層反応器１０へ運ぶための共通の端部５４を共有する方法および装置。前記装置は、好適には、固体粒子の第１の部分および第２の固体粒子を互いに混合するための流動化された混合装置５８も有する。
2010512502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層反応器の温度を制御するための装置であって、
第１の固体粒子を前記流動層反応器から分離するための分離器手段（１６）と、
前記第１の固体粒子の第１の部分を前記流動層反応器に戻すための戻りダクト（３０）と、
前記第１の固体粒子の第２の部分を除去するための排出ダクト（５０）と、
第２の固体粒子を第２の流動層反応器（４４）から前記流動層反応器へ運ぶための入口ダクト（５２）と
を有する装置において、
前記戻りダクト（３０）および前記入口ダクト（５２）が、前記第１の固体粒子の前記第１の部分と前記第２の粒子とで形成される固体粒子の混合物を前記流動層反応器（１０）に運ぶための共通の端部（５４）を共有することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記第１の固体粒子の前記第１の部分を前記第２の固体粒子と混合するための混合装置（５８）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記混合装置（５８）が、前記第１の固体粒子の前記第１の部分および前記第２の固体粒子を流動化するための手段（５６）を有することを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記排出ダクト（５０）が、前記第１の固体粒子の第２の部分を前記第２の流動層反応器（４４）に案内するように接続されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記戻りダクト（３０）が、前記第１の固体粒子の前記第１の部分の質量流量を制御するための第１の制御手段（３４）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記排出ダクト（５０）が、前記第１の固体粒子の第２の部分の質量流量を制御するための第２の制御手段（４０）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記入口ダクト（５２）が、前記第２の固体粒子の質量流量を制御するための第３の制御手段（５６）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１の制御手段が、流動化された上昇流路（３６）を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
【請求項９】
前記第１および第２の制御手段が、流動化された上昇流路（３６、４２）を有し、どちらも共通のダウン・レッグ（３２）に接続されていることを特徴とする請求項５および請求項６に記載の装置。
【請求項１０】
前記第３の制御手段が、流動化された上昇流路（５８）を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１または第２の制御手段がコンベヤ・スクリューを有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の装置。
【請求項１２】
前記第３の制御手段がコンベヤ・スクリューを有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１３】
前記戻りダクト（３０）および前記入口ダクト（５２）の前記共通の端部（５４）が、前記固体粒子の混合物の温度を測定するための温度センサ（６２）を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の装置。
【請求項１４】
前記固体粒子の混合物の温度に基づいて、前記第１または第２の制御手段（３４、４０）を案内するための手段を有することを特徴とする請求項１３に記載の装置。
【請求項１５】
前記流動層反応器の上部の温度に基づいて、前記第３の制御手段（５６）を案内するための手段を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項１６】
前記分離器手段が、前記流動層反応器の煙道ガス流路中に配置されたサイクロン（１６）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記流動層反応器（１０）が熱分解器であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記第２の流動層反応器（４４）が循環流動層ボイラであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１９】
前記第２の流動層反応器が沸騰層ボイラであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
流動層反応器の温度を制御する方法であって、
第１の固体粒子を前記流動層反応器から分離するステップと、
前記第１の固体粒子の第１の部分を戻りダクト（３０）に沿って運び前記流動層反応器に戻すステップと、
前記第１の固体粒子の第２の部分を除去するステップと、
第２の固体粒子を、入口ダクト（５２）に沿って第２の流動層反応器（４４）から前記流動層反応器へ運ぶステップと
を含む方法において、
前記第１の固体粒子の前記第１の部分と前記第２の固体粒子とが互いに混合され、それにより形成された混合固体粒子が、前記戻りダクトと前記入口ダクトとの共通の端部（５４）に沿って前記流動層反応器（１０）へ運ばれることを特徴とする方法。
【請求項２１】
前記第１の固体粒子の前記第１の部分と前記第２の固体粒子とが、流動化された混合チャンバ（５８）内で互いに混合されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の固体粒子の前記第２の部分が、排出ダクト（５０）に沿って前記第２の流動層反応器（４４）へ移されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記戻りダクト（３０）中に配置された第１の制御手段（３４）が、前記第１の固体粒子の前記第１の部分の質量流量を制御するために使用されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記排出ダクト（５０）中に配置された第２の制御手段（４０）が、前記第１の固体粒子の前記第２の部分の質量流量を制御することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記入口ダクト（５２）中に配置された第３の制御手段（５６）が、前記第２の固体粒子の質量流量を制御することを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記固体粒子の混合物の温度が、前記戻りダクトと前記入口ダクトとの前記共通の端部（５４）内に配置された温度センサ（６２）によって測定され、前記第１または第２の制御手段（３４、４０）が、前記混合固体粒子の前記温度に基づいて制御されることを特徴とする請求項２３または請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
前記流動層反応器の上部の温度が測定され、前記第３の制御手段（５６）が、前記流動層反応器の前記上部の前記温度に基づいて制御されることを特徴とする請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の固体粒子が、前記流動層反応器の前記煙道ガス流路中に配置されたサイクロン（１６）によって分離されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
前記流動層反応器が熱分解器であることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項３０】
前記第２の流動層反応器（４４）が循環流動層ボイラであることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項３１】
前記第２の流動層反応器が沸騰層ボイラであることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特許請求の範囲の独立請求項の前提部分に従って第２の流動層反応器に関連付けられて配置された流動層反応器の温度を制御する方法および装置に関する。
【０００２】
したがって本発明は特に、第１の固体粒子を流動層反応器から分離するための分離器手段と、第１の固体粒子の第１の部分を流動層反応器に戻すための戻りダクトと、第１の固体粒子の第２の部分を除去するための排出ダクトと、第２の固体粒子を第２の流動層反応器から流動層反応器へ運ぶための入口ダクトとを有する装置に関する。さらに、本発明は特に、第１の固体粒子を流動層反応器から分離し、第１の固体粒子の第１の部分を戻りダクトに沿って運んで流動層反応器に戻し、第１の固体粒子の第２の部分を除去し、第２の固体粒子を第２の流動層反応器から入口ダクトに沿って流動層反応器へ運ぶ方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
流動層反応器内で生じる反応は、ほとんどが燃焼反応などの発熱を伴う。したがって、例えば排出物質を最小限に抑える観点で有利な温度をもたらすことができるように、通常、反応中に放出するエネルギーが蒸気または他の熱伝達媒体に結び付けられる。流動層反応器内で行われる反応が、熱分解反応など吸熱を伴うときには、反応器に外部のエネルギーを導入しなければならない。吸熱を伴う流動層反応器が他の発熱を伴う流動層反応器に接続されたときに流動層反応器にエネルギーをもたらす１つの周知の方法は、高温の流動媒体を、発熱を伴う流動層反応器からそこへ運ぶことである。同様にして、流動層反応器と、例えばより低い温度など異なる温度を有する第２の流動層反応器との間で流動媒体を交換することによって、他のタイプの流動層反応器、さらには発熱を伴う流動層反応器の温度を所望の値に調節することが可能である。
【０００４】
好ましくは、本発明による温度制御が関係する流動層反応器、いわゆる第１の流動層反応器は循環流動層熱分解器であり、熱分解器と接続される第２の流動層反応器は流動層燃焼設備、例えば大型の循環流動層ボイラである。温度制御の目的はしたがって、大型の循環流動層ボイラで加熱された流動媒体を利用することにより、循環流動層熱分解器で熱分解処理に望ましい有利な温度を維持することである。
【０００５】
米国特許第３８５３４９８号明細書、米国特許第４３４４３７３号明細書、米国特許第４３６４７９６号明細書および米国特許第５９４６９００号明細書はそれぞれ、別個の流動層燃焼設備から高温の流動媒体を流動層熱分解器に導入することによって、流動層熱分解器で熱分解処理に必要とされる温度を維持する装置を開示している。同時に、処理中に生成された低い温度のチャーが、熱分解器から除去されて燃焼設備で燃焼される。これらの特許に開示された設備では、燃焼設備から熱分解器へ運ばれる高温の流動媒体の質量流量を変えることによって、熱分解器の温度を調節することができる。
【０００６】
いわゆる急速熱分解では、有機物質が無酸素条件で急速に４５０〜６００℃の温度まで加熱される。それによって処理中に、蒸発した有機化合物、熱分解ガスおよびチャーが生成される。処理のさらに後の段階では、蒸発した有機化合物から熱分解油が凝縮される。その収率（質量）は通常、乾燥燃料の７０〜７５％である。熱分解油の収率は温度に依存し、最適な温度は通常、約５００℃である。温度が低すぎる場合にはチャーの量が増加し、同様に温度が高すぎる場合には熱分解油に凝縮されない熱分解ガスの部分が増加する。
【０００７】
熱分解処理の収率を最大にするには、熱分解器における温度分布をできるだけ均一にすることが重要である。特に反応器での燃料の保持時間が短く、通常は１秒未満である急速熱分解では、燃料を迅速且つ正確に適切な温度にすることが重要である。流動層熱分解器における流動媒体の流動化によって、そのような比較的均質で安定した処理温度がもたらされるが、場合によっては、流動層熱分解器内の燃料の一部が適切な熱分解温度で反応せず、それが望ましくない化学反応を引き起こし、例えば油の収率を低下させることが指摘されている。したがって、燃料のできるだけ多くの部分が迅速且つ正確に適切な温度に達するように、流動層反応器の温度を効率的に制御するための改善された方法および装置を得ることが求められている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、前述の問題を最小限に抑える、流動層反応器の温度を制御する効率的な方法およびそのための装置を提供することである。
【０００９】
特に本発明の目的は、それによって第２の流動層反応器に近接する流動層反応器の温度を正確且つ迅速に調節することができる効率的な方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
先に言及した従来技術の問題を解決するために、本発明は装置を開示する。この装置を特徴付ける構成は、装置を規定した独立請求項の特徴部分に開示されている。したがって本発明による装置を特徴付ける構成は、戻りダクトおよび入口ダクトが、第１の固体粒子の第１の部分および第２の粒子で形成される固体粒子の混合物を流動層反応器へ運ぶために、共通の端部を共有することである。
【００１１】
先に言及した従来技術の問題を解決するために、本発明は方法も開示する。この方法を特徴付ける構成は、方法を規定した独立請求項を特徴付ける構成に開示されている。したがって本発明による方法を特徴付ける構成は、第１の固体粒子の第１の部分および第２の固体粒子が互いに混合され、そうして形成された固体粒子の混合物が、戻りダクトおよび入口ダクトの共通の端部に沿って流動層反応器へ運ばれることである。
【００１２】
本発明の好ましい実施例によれば、温度制御が関係する流動層反応器、いわゆる第１の流動層反応器は、有機物質を比較的高い温度、例えば５００℃で酸素を用いずに化学分解することを意図した、流動化された熱分解器である。熱分解器は、その流動媒体が比較的高い流動化速度で流動化され、それによって反応チャンバ内を上昇するガスが固体粒子を生成ガス・ダクトへ伴出する、循環流動層熱分解器であることが好ましい。それにより、固体粒子、いわゆる第１の固体粒子が、生成ガス・ダクト中に配置された粒子分離器、通常はサイクロンによって、反応器を出たガスから分離される。特に、第１の流動層反応器が循環流動層反応器以外の他の何らかのタイプのものであるときには、好ましくは第１の固体粒子の分離を、生成ガス・ダクト中に配置された粒子分離器による方法以外の他の何らかの方法によって、例えば反応器の下部に接続された固体粒子用の排出ダクトによって行うこともできる。
【００１３】
温度制御の速度を考慮すると、熱を伝達する固体物質と、既に床内にある物質、または特に燃料などの床にもたらされる物質との間の熱伝達をできるだけ良好にすると有利である。したがって、熱を伝達する固体物質の質量流量をできるだけ高くすると有利である。本発明によれば、温度に関して第１の流動層反応器の温度から明らかに離れている第２の流動層反応器（例えばボイラ）から来る固体物質の流れを、第１の反応器（例えば熱分解器）のサイクロンから分離された固体粒子であって、実質的に第１の流動層反応器の反応チャンバの温度である固体物質によって混合することにより、熱を伝達する固体物質と第１の流動層反応器との間の温度差が低減される。それにより、第１の流動層反応器にもたらされる粒子によって伝達される有効な追加の熱エネルギーは実質的に変化しないが、第１の反応器から分離された粒子を追加しない場合に比べて、温度を調節するためにもたらされる粒子の質量流量は大きくなり、その温度の第１の反応器の温度からのずれは小さくなる。
【００１４】
温度分布は、流動層反応器内では一般に比較的均一であるが、温度を調節するためにもたらされる物質が導入される場所の近くに、温度が反応チャンバのその他の部分の温度から離れた領域が形成される可能性があることが指摘されている。本発明による温度制御方法を用いるときに、温度を調節するために使用される物質の温度が、既に反応チャンバ内にある物質の温度からあまり離れていないと、反応チャンバではさらに均質な温度分布が得られる。それにより、例えば熱分解器の不均質な温度分布によって引き起こされる望ましくない化学反応の数が低減される。
【００１５】
既に述べたように、第１の流動層反応器は、例えば発熱を伴う反応器など熱分解器以外の他の何らかの反応器とすることもできる。第２の流動層反応器は、その温度が第１の流動層反応器の温度から所望の態様で離れている任意の他の適切な反応器とすることができる。本発明による方法を用いて第１の流動層反応器の温度を高めるときには、第２の流動層反応器の温度を第１の流動層反応器の温度より高くしなければならない。同様に当該方法を用いて温度を低下させるときには、第２の流動層反応器の温度を第１の流動層反応器の温度より低くしなければならない。
【００１６】
本発明によれば、第１の固体粒子の第１の部分は、戻りダクトに沿って第１の流動層反応器、好ましくは熱分解器の反応チャンバに戻され、第２の部分は、好ましくは第２の流動層反応器に排出される。場合によっては、第２の部分を他の場所へ、例えば最終的な貯蔵や他の用途のために排出することもできる。本発明の好ましい実施例によれば、第２の流動層反応器は、例えば８５０℃の炉温を有する比較的大型の流動層ボイラである。流動層ボイラは循環流動層ボイラであることが好ましいが、例えば沸騰層ボイラ（ｂｕｂｂｌｉｎｇ  ｂｅｄ  ｂｏｉｌｅｒ）など他の何らかのタイプのものでもよい。流動層ボイラの高温の流動媒体がかなり低い温度の熱分解器に導入されると、熱分解器は熱分解処理に必要な熱エネルギーを受け取る。
【００１７】
これに関して、注目すべき点は、特に第１の流動層反応器から第２の流動層反応器内への固体粒子の供給によって第２の流動層反応器にもたらされる効果にあるのではなく、第２の流動層反応器は、固体粒子の供給に関係なく動作するかのようであると考えられる。異なる温度の流動媒体の交換は、実際には両方の反応器の熱収支に影響を及ぼし、熱分解器から除去された固体物質は、有利には第２の流動層反応器の燃料として働くことが可能な多量のチャーを含むことができる。
【００１８】
第１の流動層反応器から分離された第１の固体粒子の第１の部分の質量流量の量は、第２の流動層反応器から供給される固体粒子を含む、第１の流動層反応器に供給される粒子の流れの温度に影響を及ぼす。例えば第１の流動層反応器から分離される固体粒子の温度が５００℃、第２の流動層反応器から供給される粒子の温度が８５０℃である場合、第１の固体粒子の第１の部分の適切な質量流量を用いることによって、第１の流動層反応器に供給される混合物の流れの温度を５００℃〜８５０℃の間の所望の値、例えば６５０℃に調節することができる。処理が行われている間に粒子の流れの温度が変わらないと仮定すれば、例えば温度５００℃の固体粒子が３５ｋｇ／ｓの量で第１の反応器から分離され、そのうちの１５ｋｇ／ｓが第２の反応器へ分離され、２０ｋｇ／ｓが第１の反応器に戻され、後者の質量流量が、第２の反応器から供給される温度８５０℃の粒子の１５ｋｇ／ｓの質量流量と混合されるようにすると、６５０℃の温度が得られる。
【００１９】
第１の流動層反応器に供給される粒子の流れの温度を制御するには、第１の固体粒子の第１の部分の戻りダクトが、第１の固体粒子の第１の部分の質量流量を調節するための制御手段、いわゆる第１の制御手段を有していると有利である。第１の流動層反応器から、好ましくはその生成ガスの流れからサイクロンによって分離される固体粒子の流れの総量が均一であり、且つ粒子の流れ全体が排出または第１の流動層反応器に戻される場合には、別法として、第１の固体粒子の第２の部分の排出ダクト内に配置された質量流量の制御手段によって粒子の流れの温度を制御することが可能である。第３の別法は、質量流量の制御手段を、第１の固体粒子の第１の部分の戻りダクトと第１の固体粒子の第２の部分の排出ダクトの両方に配置することである。
【００２０】
好ましくは、従来型のガス・シールを、第１の固体粒子の第１の部分の戻りダクト、および第１の固体粒子の第２の部分の排出ダクトに配置することも可能であり、このガス・シールは、ダウン・レッグ（ｄｏｗｎ  ｌｅｇ）および流動化された上昇流路（ｌｉｆｔｉｎｇ  ｃｈａｎｎｅｌ）を有する。一般にガス・シールは、圧力が異なる空間の間でガスが流れるのを防止するために用いられるものである。本発明による装置におけるガス・シールは同時に、例えば除去される質量流量の量と、第１の流動層反応器に戻される質量流量の量との間の比を上昇流路の流動化速度によって調節するように、質量流量を分配するための制御手段として働くことができる。第１の固体粒子の第１の部分の戻りダクト、および第１の固体粒子の第２の部分の排出ダクト内のガス・シールは、完全に別個の構造体であっても、共通のダウン・レッグを有していてもよい。
【００２１】
第２の流動層反応器から供給される第２の固体粒子の質量流量の量は、第１の流動層反応器へ運ばれる質量流量の温度にも影響を及ぼすため、第１の流動層反応器の温度を制御するのに、第２の固体粒子の入口ダクトも第２の固体粒子の質量流量を調節する制御手段、いわゆる第３の制御手段を有していると有利である。したがって入口ダクトは、流動化制御手段を含む流動化された上昇流路を有するガス・シール構造体を有していることが好ましい。本発明の好ましい実施例によれば、第１の固体粒子の第１の部分は、第２の固体粒子用の入口ダクトの上昇流路の上部に案内され、それによって、第１の固体粒子の第１の部分および第２の固体粒子は互いに効率的に混合する。
【００２２】
戻りダクト、排出ダクトおよび入口ダクトの中に配置される質量流量の制御手段は、他の何らかの周知のタイプのものとすることもできる。こうした制御手段またはそれらの一部は、例えば粒子質量に対する調節可能なコンベヤ・スクリューを有することができる。
【００２３】
戻りダクトおよび入口ダクトの共通の端部は、混合した固体粒子のために従来タイプの温度センサ、例えばＰＴ抵抗温度計や熱電対を有することが好ましい。もちろん通常は、例えば反応チャンバの上部の温度をモニターするために、第１の流動層反応器の反応チャンバに接続された少なくとも１つの温度センサも存在する。本発明による温度制御システムは、測定された温度に基づいて固体粒子の流れを案内する従来型の制御システムを有していることが好ましい。
【００２４】
反応チャンバの温度は、第１の流動層反応器の上部で測定された温度に基づいて、第２の流動層反応器から固体粒子を供給する入口ダクトの中に配置される第３の制御手段を案内することによって制御することが好ましい。さらに本発明の特に好ましい実施例によれば、第１の固体粒子の第１の部分の質量流量の量を制御する第１の制御手段は、戻りダクトおよび入口ダクトの共通の端部で測定された、混合した固体粒子の温度に基づいて制御される。
【００２５】
添付図面を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第２の流動層反応器と接続された、本発明の好ましい実施例による温度制御システムを有する流動層反応器の概略的な縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
図１は、反応チャンバ１２、反応チャンバの上部に接続されたガス排出ダクト１４、およびダクト１４に接続された粒子分離器１６を有する、本発明の好ましい実施例による循環流動層熱分解器１０を示している。固体粒子、特にチャー粒子は、粒子分離器１６によって熱分解ガスから分離される。熱分解ガスは、粒子分離器からフィルタを通ってガス・クーラ（図１には示さず）へ導かれ、そこで熱分解ガスから熱分解油が凝縮される。凝縮されない気体生成物は、例えば燃焼させるため、または熱分解器の流動化ガスとして使用するためなど、他の用途に向けてガス・クーラから案内される。例えば燃料および不活性な流動媒体を導入するために、従来型の管路２２、２４が反応チャンバ１２の側壁２０に接続される。反応チャンバの下には、流動化ガスのためのウィンド・ボックス２６があり、そこから例えば蒸気や凝縮されない熱分解ガスなどの流動化ガスが、グリッド２８を通して反応チャンバ１２に導入される。
【００２８】
分離された固体粒子の第１の部分を反応チャンバ１２の下部に戻すために、粒子分離器１６の下部に戻りダクト３０が接続される。戻りダクト３０の第１の部分、すなわちダウン・レッグ３２は、流動化手段３４によって流動化される上昇流路３６と共にガス・シール３８を形成する。ガス・シール３８は、ガスが戻りダクト３０を通って反応チャンバ１２から分離器１６へ流れるのを防止する。
【００２９】
ダウン・レッグ３２に接続された流動化手段４０によって流動化される第２の上昇流路４２も存在し、その上昇流路４２を通して、分離器１６によって分離された固体粒子の第２の部分を、熱分解器に近い第２の循環流動層ボイラ４４へ移すことができる。同時に、ダウン・レッグ３２および上昇流路４２は、ガスが循環流動層ボイラ４４から分離器１６へ流れるのを防止する第２のガス・シール４６を形成する。流動化手段３４および４０によって導入される流動化ガスの流れの大きさを変えることにより、分離器１６によって分離された固体粒子の流れを、戻りダクト３０を通って反応チャンバ１２へ導かれる第１の部分と、排出ダクト５０を通って循環流動層ボイラ４４へ導かれる第２の部分とに分けるように制御することができる。
【００３０】
ガス・シール３８および４６は、図１に従って、それらが共通のダウン・レッグ３２を有するように１つの一体化された構造体として形成することができ、あるいはガス・シールを完全に別個にすることもできる。後者の場合、粒子分離器１６の下部に接続するダクトは、例えば粒子分離器の直下など、ある場所において２つの別個のダウン・レッグに分割される。
【００３１】
熱分解反応に必要な熱エネルギーは、高温の固体粒子を循環流動層ボイラ４４から入口ダクト５２に沿って運ぶことによって、熱分解器１０の反応チャンバ１２に導入される。本発明によれば、戻りダクト３０の拡張部４８は入口ダクトに、両ダクトが共通の端部５４を有するよう接続される。したがって、熱分解ガスから分離された固体粒子と循環流動層ボイラから供給された高温の固体粒子との混合物を反応チャンバ１２に供給することが可能になり、その温度は、粒子分離器１６によって分離された固体粒子の温度と循環流動層ボイラ４４の固体粒子の温度との間になる。
【００３２】
図１は、高温の固体粒子を熱分解器にもたらす入口ダクト５２が、循環流動層ボイラ４４の炉の側壁に接続されることを開示している。実際には、入口ダクトを循環流動層ボイラの排出ガス・ダクトの粒子分離器に接続することも可能であり、それによって、ボイラ用の循環物質が熱反応器または循環流動層ボイラの炉の下部にもたらされ、それによって、いわゆるボトム・アッシュが熱分解器にもたらされる。図１のように高温物質は、ダクト５２の中を重力によって移動させることができ、あるいは他の何らかの方法で、例えばコンベヤ・スクリューやコンベヤ・ガスを用いて運ぶことができる。
【００３３】
分離器１６から戻される固体粒子の温度が５００℃であり、循環流動層ボイラ４４から導入される粒子の温度が８５０℃である場合、ダクト部５４を介して反応チャンバ１２へ導かれる粒子混合物の温度は、５００℃〜８５０℃の間で変わる温度、例えば６５０℃にすることができる。前記粒子混合物はもとの物より大きい質量流量を有するが、温度はもとの物より低く、反応チャンバに対して、単に８５０℃の温度で循環流動層ボイラ４４から直接流入する粒子の流れと同じだけの熱エネルギーを効果的にもたらす。しかし、より低温であるため、入口領域で生じる望ましくない燃料分子の分解がかなり低減され、したがって、熱分解器の熱分解油の収率が改善される。
【００３４】
流動化手段５６によって流動化される上昇流路５８が、循環流動層ボイラ４４に接続された入口ダクト５２の一部を形成していると有利である。前記上昇流路は、循環流動層ボイラ４４と熱分解器１０の反応チャンバ１２との間のガス・シールとして働く。流動化手段５６を通して供給される流動化ガスの流れによって、循環流動化ボイラ４４から反応チャンバ１２に導入される高温の固体粒子の流れの量を調節すること、したがって、反応チャンバ１２の温度を制御することが可能になる。通常、熱分解処理はかなり正確に定められた最適温度を有しており、その温度を超える場合またはその温度に達することができない場合には、所望の物質の収率が減少する。好ましい実施例によれば、入口ダクト５２の上昇流路５８の流動化手段５６は、反応チャンバ１２の所望の温度が得られるように、反応チャンバの上部に配置された温度センサ６０、例えば熱電対によって示される温度に基づいて案内される。
【００３５】
好ましい実施例によれば、上昇流路５８は循環流動層ボイラ４４の近くに、例えばボイラの外壁と接続して配置され、それによって、好ましくは戻りダクト３０の拡張部４８を、流動化された上昇流路５８の下流で入口ダクト５２の下降部に接続することができる。特に好ましい実施例によれば、戻りダクト３０の拡張部４８を、好ましくは図１に開示された形で、換言すれば流動化された上昇流路５８のところで、最も好ましくは上昇流路の上部で入口ダクト５２に接続することができる。それによって、入口ダクト５２を通り抜ける高温の固体粒子、および戻りダクト３０を通り抜けるより低温の粒子が、流動化のために上昇流路５８内で効率的に混合し、反応チャンバに供給される粒子の流れは、質量流量に関する温度の加重平均に相当する温度になる。この結果、反応チャンバには、絶えず異なる温度を有する混合不十分なサブフローであって、反応チャンバ内で望ましくない化学反応や、例えば熱分解油の収率の低下を引き起こす可能性がある混合不十分なサブフローは存在しなくなる。
【００３６】
好ましくは、上昇流路３６の流動化手段３４は、戻りダクト３０および入口ダクト５２の共通の端部５４に配置された温度センサ６２によって示される温度に基づいて制御することができる。粒子分離器１６から到達する物質は反応チャンバ１２とほとんど同じ温度であるため、その質量流量を加えても、反応チャンバの温度には実質的に影響を及ぼさない。しかし、粒子分離器１６から到達する物質の質量流量を加えると、反応チャンバ１２に供給される固体粒子の混合物の温度が低下し、したがって、熱伝達物質の高い温度によって生じる問題が軽減される。本発明によって得られる他の利点は、熱をもたらす物質の質量流量が増加すると、その燃料との混合がより効率的になり、燃料がより迅速に所望の最適温度に達するようになることである。
【００３７】
これまでは本発明を、例示的な実施例を参照して説明しているが、本発明は他の多くの実施例および変更例も含む。特に流動層反応器は、流動化された熱分解器である必要はなく、他のタイプのものであってもよく、また第２の流動層反応器が循環流動層反応器である必要はなく、他のタイプの流動層反応器であってもよい。第２の流動層反応器が第１の流動層反応器の温度より高い温度である必要はなく、その温度が第１の流動層反応器の温度より低くてもよい。異なる固体の流れ制御手段が、流動化された上昇流路に基づくものである必要はなく、例えばコンベヤ・スクリューなど他のタイプの質量流量の制御手段であってもよい。固体粒子を分離する装置がサイクロンである必要はなく、反応チャンバの下部に接続された排出流路など他の何らかの装置でもよい。したがって、開示した例示的な実施例は本発明の範囲を限定するものではなく、本発明は添付の特許請求の範囲およびその中での定義によってのみ限定されることは明らかである。
【図１】
2010512502.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月10日(2008.10.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層熱分解器（１２）と、流動層燃焼反応器（４４）と、前記流動層熱分解器の温度を制御するための装置とを有する反応器システムであって、
第１の固体粒子を前記流動層熱分解器から分離するための分離器手段（１６）と、
前記第１の固体粒子の第１の部分を前記流動層熱分解器に戻すための戻りダクト（３０）と、
前記第１の固体粒子の第２の部分を除去するための排出ダクト（５０）と、
第２の固体粒子を前記流動層燃焼反応器から前記流動層熱分解器へ運ぶための入口ダクト（５２）と
を有する反応器システムにおいて、
前記戻りダクト（３０）および前記入口ダクト（５２）が、前記第１の固体粒子の前記第１の部分と前記第２の粒子とで形成される固体粒子の混合物を前記流動層熱分解器（１０）に運ぶための共通の端部（５４）を共有しており、前記混合物は、前記入口ダクト（５２）と前記戻りダクト（３０）とに関連して配置された流動混合装置（５８）で形成されることを特徴とする反応器システム。
【請求項２】
前記排出ダクト（５０）が、前記第１の固体粒子の第２の部分を前記流動層燃焼反応器（４４）に案内するように接続されていることを特徴とする請求項１に記載の反応器システム。
【請求項３】
前記戻りダクト（３０）が、前記第１の固体粒子の前記第１の部分の質量流量を制御するための第１の制御手段（３４）を有することを特徴とする請求項１に記載の反応器システム。
【請求項４】
前記排出ダクト（５０）が、前記第１の固体粒子の前記第２の部分の質量流量を制御するための第２の制御手段（４０）を有することを特徴とする請求項１に記載の反応器システム。
【請求項５】
前記入口ダクト（５２）が、前記第２の固体粒子の質量流量を制御するための第３の制御手段（５６）を有することを特徴とする請求項１に記載の反応器システム。
【請求項６】
前記第１の制御手段が、流動化された上昇流路（３６）を有することを特徴とする請求項３に記載の反応器システム。
【請求項７】
前記第１および第２の制御手段が、流動化された上昇流路（３６、４２）を有し、どちらも共通のダウン・レッグ（３２）に接続されていることを特徴とする請求項３および請求項４に記載の反応器システム。
【請求項８】
前記第３の制御手段が、流動化された上昇流路（５８）を有することを特徴とする請求項５に記載の反応器システム。
【請求項９】
前記第１または第２の制御手段がコンベヤ・スクリューを有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の反応器システム。
【請求項１０】
前記第３の制御手段がコンベヤ・スクリューを有することを特徴とする請求項５に記載の反応器システム。
【請求項１１】
前記戻りダクト（３０）および前記入口ダクト（５２）の前記共通の端部（５４）が、前記固体粒子の混合物の温度を測定するための温度センサ（６２）を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の反応器システム。
【請求項１２】
前記固体粒子の混合物の温度に基づいて前記第１または第２の制御手段（３４、４０）を案内するための手段を有することを特徴とする請求項１１に記載の反応器システム。
【請求項１３】
前記流動層熱分解器の上部の温度に基づいて前記第３の制御手段（５６）を案内するための手段を有することを特徴とする請求項５に記載の反応器システム。
【請求項１４】
前記分離器手段が、前記流動層熱分解器の煙道ガス流路中に配置されたサイクロン（１６）を有することを特徴とする請求項１に記載の反応器システム。
【請求項１５】
流動層燃焼反応器（４４）に関連して配置された流動層熱分解器（１２）の温度を制御する方法であって、
第１の固体粒子を前記流動層熱分解器から分離するステップと、
前記第１の固体粒子の第１の部分を戻りダクト（３０）に沿って運び前記流動層熱分解器に戻すステップと、
前記第１の固体粒子の第２の部分を除去するステップと、
第２の固体粒子を、入口ダクト（５２）に沿って前記流動層燃焼反応器から前記流動層熱分解器へ運ぶステップと
を含む方法において、
前記第１の固体粒子の前記第１の部分と前記第２の固体粒子とが、流動化された混合チャンバ（５８）内で互いに混合され、それにより形成された混合固体粒子が、前記戻りダクトと前記入口ダクトとの共通の端部（５４）に沿って前記流動層熱分解器（１０）へ運ばれることを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記第１の固体粒子の前記第２の部分が、排出ダクト（５０）に沿って前記流動層燃焼反応器（４４）へ除去されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記戻りダクト（３０）中に配置された第１の制御手段（３４）が、前記第１の固体粒子の前記第１の部分の質量流量を制御するために使用されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記排出ダクト（５０）中に配置された第２の制御手段（４０）が、前記第１の固体粒子の前記第２の部分の質量流量を制御することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
前記入口ダクト（５２）中に配置された第３の制御手段（５６）が、前記第２の固体粒子の質量流量を制御することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記固体粒子の混合物の温度が、前記戻りダクトと前記入口ダクトとの前記共通の端部（５４）内に配置された温度センサ（６２）によって測定され、前記第１または第２の制御手段（３４、４０）が、前記混合固体粒子の前記温度に基づいて制御されることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記流動層熱分解器の上部の温度が測定され、前記第３の制御手段（５６）が、前記流動層熱分解器の上部の前記温度に基づいて制御されることを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の固体粒子が、前記流動層熱分解器の前記煙道ガス流路中に配置されたサイクロン（１６）によって分離されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
2010512502.tif 000004
2010512502.tif 000005