(57)【要約】  本発明はバイオマスから合成ガス（Ｓ）を製造するための方法に関し、該方法はバイオマスを乾燥する工程とバイオマスをガス化する工程とからなる。本発明はまた本発明による方法を実施するための装置に関する。  その方法が次の工程を含むことが本発明の要部である。ガス化工程からの流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）を第１熱交換で処理し、そこにおいて流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）を冷却する工程と、プロセスガス（Ｐ）に達成するように流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）を精製し、該精製が流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）から窒素（Ｎ2）を除去することにより達成される工程と、プロセスガス（Ｐ）を熱交換し、そこにおいてプロセスガス（Ｐ）を加熱する工程と、プロセスガス（Ｐ）を合成ガス（Ｓ）に還元する工程と、合成ガス（Ｓ）を熱交換し、そこにおいて合成ガス（Ｓ）を冷却しそしてガス化に空気を供給して加熱する工程。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
乾燥工程と熱分解工程と燃焼工程とから構成される、バイオマスから合成ガス（Ｓ）を製造するための方法であって、燃焼工程から第１熱交換へ流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）を処理する工程をさらに含み、そこにおいて、流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）が冷却され、プロセスガス（Ｐ）に達成するように流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）を精製し、該精製は流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）から窒素（Ｎ2）を除去することにより達成され、プロセスガス（Ｐ）を熱交換させ、そこにおいて、プロセスガス（Ｐ）が加熱され、プロセスガス（Ｐ）を合成ガス（Ｓ）に還元し、合成ガス（Ｓ）を熱交換させ、そこにおいて、合成ガス（Ｓ）が冷却される、方法。
【請求項２】
熱交換による流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）の冷却およびプロセスガス（Ｐ）の加熱が共通の熱交換工程で達成される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
熱交換による流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）の冷却が２つの別個の工程で達成される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
精製工程において窒素ガス（Ｎ2）が生成され、該窒素ガス（Ｎ2）がバイオマスを乾燥するために用いられる、請求項１−３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
プロセスガス（Ｐ）の合成ガス（Ｓ）への還元が少なくとも２つの工程で達成される、請求項１−４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
合成ガス（Ｓ）の第１の還元工程においてガス化からのコークス化燃料との反応が開始され、そして前記コークス化燃料は前の還元工程において関係する、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
プロセスガス（Ｐ）の合成ガス（Ｓ）への還元が単一の工程で達成される、請求項１−４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
バイオマスのための貯蔵ユニット（１）とバイオマスの熱分解および燃焼を実施する手段（３；５，６）を含む、バイオマスから合成ガス（Ｓ）を製造するための方法を実施するための装置であって、バイオマスの熱分解および燃焼を実施するように手段（３；５，６）から流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）を受けるための第１または第２熱交換手段（７，９；１５）と、第１または第２熱交換手段（７，９；１５）で冷却される流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）受けるためのガス精製ユニット（１０）と、ガス精製ユニット（１０）から第１熱交換手段（７，９）へプロセスガス（Ｐ）を供給するための手段（１１）と、第１熱交換手段（７，９）から放出されたプロセスガス（Ｐ）の還元を実施するための還元シャフト（１２）とをまた含む、装置。
【請求項９】
第１熱交換手段が第１リジェネレータ・アセンブリ（７）を含む、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
第２熱交換手段が第２リジェネレータ（５）を構成する、請求項８または９に記載の装置。
【請求項１１】
還元シャフト（１２）が少なくとも２つの還元区画（１３Ａ−１３Ｃ）を含む、請求項８−１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
還元シャフト（１２）が単一の還元区画（１３）を含み、再生バーナー（４）が還元区画（１３）に設けられる、請求項８に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオマスから合成ガスを製造するための方法に関し、該方法はバイオマスの乾燥およびバイオマスのガス化の工程からなる。本発明はまた、本発明による方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
ガス発生器、ガス精製および再生加熱に基づくバイオマスのガス化のためのこの新規な方法は、いかなる公知の解決手段よりも効率的であり、中規模（地域社会）から大規模（産業）まで使用できる。
【背景技術】
【０００３】
バイオマスのガス化は「グリーン」エネルギの重要な資源である。このことは主に大気中に二酸化炭素を復活も追加もしないという可能性に負うものである。それはまた、第２世代の液体バイオ燃料製造のための合成ガスの資源でもある。
【０００４】
バイオマス（木材）をガス化するための最も有効な方法を見出すことは、世界中で進行中の事業である。ガス化の最も初期のものはガス化と平行する蒸気・電気が供給されるボイラから来る。この方法は蒸気生成なしの熱発生と再利用に焦点が当てられる。
【０００５】
特開平４−９６９９５号から高エネルギーガスを生産するための方法が知られていることは明らかであり、この生産はコークス炉ガスと転炉ガスの混合物から出発する。酸素ガスがこの混合物に加えられる。次段階でメタンガスが生産される。高エネルギーガスの生産の最終段階では、存在する窒素ガスを低温分離により取り除く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平４−９６９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の主たる目的は、高位発熱量を有する合成ガスを生産するための方法を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、燃焼ガスから窒素を除去することにある。
【０００９】
本発明のまた別の目的は、生産中に多くの熱交換工程を達成することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
少なくとも本発明の主たる目的は、添付の独立請求項１に特徴付けられた特色を行う方法によって実現される。本発明の好ましい実施の形態は従属請求項に画定される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明による好適な方法のフロー図を示し、本方法を実現するための装置を形成するユニットを図式的に示す。
【図２】図２は本発明による好適なガス精製方法のフロー図を示し、この精製方法を実現するための装置を形成するユニットを図式的に示す。
【図３】図３は本発明の互換性のある実施例のフロー図を示し、内部熱交換および場合によっては触媒反応器を備えた輻射バーナーが還元工程を二次的に加熱するように用いられる。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の好適な実施例について、以下、添付の図面を参照して説明する。
【００１３】
図１には、本方法を実現するための装置を形成する多くのユニットが図式的に示されている。装置のユニットを繋ぐ導管、パイプなどは詳細には説明または図示されていない。導管、パイプなどは、それらの機能を実現する、すなわち、装置のユニット間でガスおよび固体を移送するように適宜に設計されている。
【００１４】
本装置はバイオマスのための供給貯蔵ユニット１を備える。バイオマスは、通常、木または、特にこの目的のために生育されて収穫される収穫物或いはパルプや紙またはその他の産業からの副産物のいずれかである。供給貯蔵ユニット１は、加熱された窒素の流れがバイオマスを乾燥するために貯蔵ユニットを通過できるように設計される。バイオマスは、その発熱量が低くそして使用する前に乾燥を必要とする高位の水（湿気）を確かに有して収穫されるので、燃料としてはある種の欠点を有する。多くの副産物はより容易に扱えるように（乾燥の前および後）ペレット化される。また、木をコークスにしたより純粋なエネルギー源を有することも可能である。
【００１５】
本装置はまた、熱分解チャンバ５および燃焼チャンバ６を順々に備えた反応器ユニット３を備え、前記両チャンバは、通常、セラミック・ライニングを備えている。本装置はまた、反応器ユニット３の燃焼チャンバ６に連結される第１リジェネレータ・アセンブリ７を備える。第１リジェネレータ・アセンブリ７の目的は、非常に高い温度、すなわち、１５００−１６００℃の値で熱交換を生じさせることである。通常、リジェネレータはセラミック材料からなる。第１リジェネレータ・アセンブリ７はまた、本発明の装置に含まれる第１熱交換器９に連結される。第１リジェネレータ・アセンブリ７と第１熱交換器９は共に第１熱交換手段を形成する。第１熱交換器９は、本発明による装置の一部をまた形成するガス精製ユニット１０に連結される。ガス精製ユニット１０は、後により詳細に説明する。
【００１６】
第１送風ファン８が第１リジェネレータ・アセンブリ７に連結され、該第１送風ファンは本発明による装置の一部を形成する。第１リジェネレータ・アセンブリ７はまた、空気を第１送風ファン８から燃焼チャンバ６に供給できるように燃焼チャンバ６に連結される。
【００１７】
ガス精製ユニット１０と第１リジェネレータ・アセンブリ７の間にロータリーブロワ１１が設けられ、このロータリーブロワ１１は本発明による装置の一部である。かくして、ガス精製ユニット１０はロータリーブロワ１に連結され、続いてロータリーブロワ１１は第１リジェネレータ・アセンブリ７に連結される。
【００１８】
本発明による装置はまた、反応器ユニット３の熱分解チャンバ５に連結された還元シャフト１２を備える。還元シャフト１２には複数の部屋１３Ａ−１３Ｃが設けられ、各部屋１３Ａ−１３Ｃは還元工程を実施する。セラミック・バルブ（図示なし）が熱分解チャンバ５から還元シャフト１２へのコークス燃料の移送を制御する。還元シャフト１２の底部にスラグ・ポケット１４があり、残された灰やスラグがそこに集められる。
【００１９】
反応器ユニット３および還元シャフト１２に隣接して、熱分解チャンバ５および還元シャフト１２に共に連結された第２リジェネレータ１５の形態の第２熱交換手段がある。第２リジェネレータ１５は本発明による装置に含まれる。第２リジェネレータ１５はまた第２送風ファン１６および第３送風ファン１７に連結され、これらの送風ファン１６、１７は本発明による装置に含まれる。第２送風ファン１６が第２リジェネレータ１５に空気を送り込む一方、第３送風ファン１７はリジェネレータ１５からの合成ガスＳを吸引する。
【００２０】
図２には、ガス精製ユニット１０がより詳細に示されている。精製ユニット１０は、精製ユニット１０にまた備えられる触媒反応器２１に連結されたサイクロン２０を有する。触媒反応器２１は、静電式沈殿機を構成する第１フィルタ２８にまた連結される第１熱交換器９に連結され、第１フィルタ２８は精製ユニット１０に設けられる。第１フィルタ２８は、ガス精製ユニット１０に備えられるスクラバ２９に連結される。スクラバ２９は、ガス精製ユニット１０に備えられる圧縮機２２に連結され、この圧縮機２２は、ガス精製ユニット１０に備えられる第２フィルタ２３に連結される。第２フィルタ２３は機械的なフィルタであるのが好ましい。第２フィルタ２３は、ガス精製ユニット１０の一部であるタンク２４に連結される。タンク２４は正の圧力を保持するように適合され、この正の圧力は、通常、約０．７−１．１ＭＰａ（約７−１１ｂａｒ）の値である。タンク２４は、ガス精製ユニット１０の一部であるメンブレン２５に連結される。メンブレン２５において、出発ガスがプロセスガスＰ（Ｈ2Ｏ／ＣＯ2）と窒素ガスＮ2とに分離される。メンブレン２５は、窒素ガスＮ2によって稼働されるタービン２６に連結される。タービン２６の出力軸２７はロータリーブロワ１１を駆動するように用いられるのが好ましい。
【００２１】
図１には、本発明の工程がフロー図で示されている。本発明の概念は、合成ガスＳ（Ｈ2／ＣＯ）に対する燃焼産物の減少の前に、窒素が取り除かれる高い加熱温度を用いて合成ガスＳ（Ｈ2／ＣＯ）を作り出すようにバイオマスをガス化することである。図１のフロー工程図は本発明による方法が連続的に作動しているときの状態を示している。しかしながら、実際には、バイオマスおよび本発明の方法を実施するための装置の冷却段階から本方法を開始しなければならない。このことは、好ましくは、ガスバーナーを用いることによって行われる。このバーナーは予熱して還元シャフト１２と同じく熱分解チャンバ５のセラミック・ライニングにエネルギを蓄える。この予熱は設定温度（約１０００℃）が合致するまで実施され、本方法は、必要とする自身のエネルギを充填する。予熱のための燃料はガス質のものが好ましい。実際にはどのような燃料も本装置を十分に予熱することができる。
【００２２】
本発明による連続工程は図１および２のフロー図を参照して以下に説明される。
【００２３】
第１段階において、バイオマスは過熱された窒素ガスＮ2を加圧して送り出すことにより乾燥される。窒素ガスＮ2は、後述する本方法の精製工程をメンブランに創生する。乾燥されたバイオマスは反応器ユニット３の熱分解チャンバ５へ移動する。このことは図１に矢印Ａで示されている。メンブラン精製工程からの窒素ガスＮ2は実質的に湿気を免れ、バイオマスを乾燥するための高い能力を有する。湿気は集められ、そして後述する本方法の還元工程で用いられる。
【００２４】
第２段階は反応ユニット３で生じ、そこにおいて最初に熱分解、次いで燃焼（酸化）がセラミック絶縁チャンバ５および６で行われる。第２送風ファン１６および第２リジェネレータ１５からの予熱された空気は、まず熱分解を行わせ、揮発性成分を取り除き、そしてコークス残滓物（第３段階で使用される）中に生じた燃料および可燃ガスを部分的に燃焼するように燃料を加熱する。軽い可燃物はまず熱風で熱分解され、炭素（コークス）のみが残るまで不完全燃焼される。第１送風ファン８および第１リジェネレータ・アセンブリ７から送られる予熱された空気の第２の注入が、燃焼チャンバ６内のガスの燃焼を遂行させ、そこにおいて過熱空気がすべてのガス質および揮発性成分を完全に燃焼する。空気は流出する合成ガスＳおよび部分的に燃焼からのガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）からの再生手段で予熱される。燃焼工程は、流出する酸素を一定のレベルに維持し、温度を１５００−１６００℃に維持する。この２段階燃焼は第３段階に行くまで炭素の主要部分を反応中にしておく。重い成分（タール）および錯体成分（芳香族化合物）は、燃焼チャンバ６の高温で破壊され、基本のＣＯ2およびＨ2Ｏとしてガス相になる。
【００２５】
燃焼チャンバ６から流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）は、１６００℃以上の温度を有するのが好ましい。この流出ガスは、第１リジェネレータ・アセンブリ７を通過し、そこにおいて熱交換が行われる、すなわち、流出ガスが、好ましくは２５０−３００℃に冷却される一方、ガス精製ユニット１０からのプロセスガスＰは、好ましくは約１５００℃まで加熱される。プロセスガスＰの処理は後により詳細に説明する。
【００２６】
冷却された流出ガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）は、好ましくは約４０℃へとさらに冷却が行われる第１熱交換器９を通り、そして第１熱交換器９から流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）はガス精製ユニット１０へ流れる。流出ガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）がガス精製ユニット１０に入る前に流出ガスを冷やすことが必要である。
【００２７】
ガス精製ユニット１０において、流出ガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）はプロセスガスＰと窒素ガスＮ2に分離される。図２を参照して、以下、精製工程をより詳細に説明する。
【００２８】
第１リジェネレータ・アセンブリ７から流出するガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）は、ガス精製ユニット１０に入る前に、これらの流出ガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）から粗材料を分離するためにサイクロン２０を通る。次いで、流出ガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）は触媒反応器２１を通り、第１熱交換器９を通り、第１フィルタ／静電沈殿器２８を通りそしてスクラバ２９を通る。触媒反応器は燃焼物からすべてのＮＯxを捕捉する。温度を２５０℃前後に保持しそして触媒反応を行わせるようにアンモニア（ＮＨ4）を加えることが必要である。完全にＮＯxを低減すると、純粋な窒素と水蒸気のみが残る。静電沈殿器２８が燃焼からすべての粒子を捕捉する。スクラバ２９はプロセスガスからＳＯ2やＨ2Ｓのような硫化物を洗い出す。このことは、通常、逆電流中の苛性液によって行われる。
【００２９】
次いで、流出ガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）は、流出ガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）に圧力を掛ける圧縮機２２に到達し、タンク２４に入る前に第２の機械的フィルタ２３を通過し、そこにおいて好適な正圧が与えられる。加圧された流出ガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）はタンク２４からメンブレン２５を通り、そこにおいて、流出ガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）は精製されたプロセスガスＰと乾燥窒素ガスＮ2とに高圧で分離される。窒素ガスＮ2は、ロータリーブロワ１１を駆動するタービン２６を駆動するのに用いられる。窒素ガスＮ2は約７０％の流出ガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）からなる一方、プロセスガスＰは約３０％の流出ガス（ＣＯ2、Ｎ2およびＨ2Ｏ）からなる。
【００３０】
精製ユニット１０を出た窒素ガスＮ2は、好ましくは約４０℃の温度を有する。窒素ガスＮ2は第１熱交換器９に送られ、そこにおいて、窒素ガスＮ2は、好ましくは約２００℃まで加熱される。この加熱された窒素ガスＮ2は供給貯蔵ユニット１のバイオマスを乾燥するのに用いられる。乾燥を行ったのちに供給貯蔵ユニット１を出た窒素ガスＮ2は水分を吸収することにより湿潤になる。
【００３１】
精製ユニット１０を出たプロセスガスＰはロータリーブロワ１１に送られ、次いでロータリーブロワ１１によって第１リジェネレータ・アセンブリ７を通過し、そこにおいて、プロセスガスＰの温度は、好ましくは約１５００℃のレベルまで大きく上昇される。加熱されたプロセスガスＰは次いで還元シャフト１２で還元される。還元は幾つかの段階で行われ、そこにおいて、各還元工程は還元区画１３Ａ−１３Ｃで遂行される。
【００３２】
かくして、加熱されたプロセスガスＰは、還元シャフト１２の最下方の区画である第１還元区画１３Ａにおける第１還元工程で還元される。第１還元区画１３ＡにおいてプロセスガスＰは、還元シャフト１２を下方に移動する熱分解チャンバ５からのコークス化燃料と反応される。この関係において、コークス化燃料は上述の還元区画のすべてを通過するので、コークス化燃料が還元シャフト１２の還元区画１３Ａ−１３Ｃを通って移動する間にコークス化燃料が空にされることに注目すべきである。しかしながら、精製ユニット１０から来るプロセスガスＰのガスＣＯ2およびＨ2Ｏの容積は比較的高いので、還元チャンバ１３Ａのコークス化燃料はプロセスガスＰの適度な還元を実行するように、すなわち、その還元の結果として部分的に還元された合成ガスＳを生じるように管理される。
【００３３】
プロセスガスＰが第１還元工程で処理される、すなわち、還元区画１３Ａを通過すると、部分的に還元された合成ガスＳは再び第１リジェネレータ・アセンブリ７に送られる。部分的に還元された合成ガスＳが再び第１リジェネレータ・アセンブリ７を通過するとき、部分的に還元された合成ガスＳの温度は約１５００℃のレベルへ上昇される。加熱され、部分的に還元された合成ガスＳは、第１還元チャンバ１３に関連して説明されたのと同様な還元が行われる第２還元チャンバ１３Ｂを部分的に還元された合成ガスＳが通過することにより再び還元される。コークス化燃料は、第１還元区画１３Ａと比較すると、第２還元区画１３Ｂにおいて消耗されないので、部分的に還元された合成ガスＳのガスＣＯ2およびＨ2Ｏが第１還元工程におけるよりも低い場合であっても、第２還元区画１３Ｂにおいて適当な還元が実施される。第２還元チャンバ１３Ｂを出た部分的に還元された合成ガスＳは第１リジェネレータ・アセンブリ７に戻る。部分的に還元された合成ガスＳは、部分的に還元された合成ガスＳが第１リジェネレータ・アセンブリ７を通過するときに、好ましくは１５００℃に再び温度を上昇される。
【００３４】
還元処理は更なる還元工程により連続する。図１に示す装置はもう一つの還元チャンバ１３Ｃを有する。このことは更なる還元工程が上述と同様な方法で遂行されることを意味している。
【００３５】
部分的に還元された合成ガスＳを各還元工程間において過熱することにより、反応のための駆動力は十分であり、ＣＯ2およびＨ2ＯのほとんどすべてがＣＯおよびＨ2に還元される。
【００３６】
部分的に還元された合成ガスＳが最後の還元工程を受けると、部分的に還元された合成ガスＳは、第２ファン１７によって第２リジェネレータ１５に吸い込まれ、そこにおいて合成ガスＳを冷却して完全に還元された合成ガスＳに発展される。合成ガスＳはＣＯおよびＨ2の混合物から構成される。このガスは、例えば、Fischer−Tropsch処理または同様な手段により液体バイオ燃料にさらに精製される。
【００３７】
処理効果を保持するために工程間の希釈を可能な限り低く抑える必要である。乾燥から燃焼へ窒素が持ち越されると、ガス分離ユニットにおける精製すべき窒素が多くなる。燃焼ガスが最初に精製されることなく還元工程に持ち越されると、窒素の希釈となり、これにより流出する製品の加熱温度の低下となる。このことは、完全な処理の可能性まで到達するためにガスおよび圧力の制御を必要とし、圧力制御はこのことに対するキーである。
【００３８】
本システムにおける圧力は、乾燥、燃焼および還元の３つの工程間での希釈を最小限に抑えるように用いられる。このことはまた、固体の大量移送が３つの工程間で開放であるときにも必要である。このため、還元チャンバへと続く燃焼チャンバ（工程２）における圧力は、これら２つの工程間のガスの持越しを最小限にするするために、最低である。乾燥は、加熱ガスが間違った通路に出てしまうのを避けるために、その他の両工程よりも高い圧力を有する。
【００３９】
図３において、互換性のある方法は、入ってくる燃焼空気の内部熱交換および過熱および還元工程の間接的な加熱を有する蓄熱式バーナに基づいて組み立てられている。図１および３の対応する参照符号は対応する要素を示している。
【００４０】
本装置はバイオマスのための供給貯蔵ユニット１を含む。通常、バイオマスは木かまたはこの目的のために特に生育されて収穫された作物或いはパルプや紙またはその他の産業での副産物である。供給貯蔵ユニット１は、バイオマスを乾燥するために、加熱された窒素が貯蔵ユニットを通って流れることができるように設計されている。バイオマスは、
その加熱温度を低下させそして使用する前に乾燥を必要とする、ほとんど高度の水（湿気）を有して収穫されるので、燃料としていくらか戻される。副産物の多くは、取扱いを容易にするために（乾燥の前後に）ペレット化される。それはまた木をコークス化してより純粋なエネルギ源を得るためにも可能である。
【００４１】
本装置もまた、熱分解チャンバ５および燃焼チャンバ６を含み、この両チャンバは、通常、セラミック・ライニングを備えている。燃焼チャンバ６には、いくつかの再生バーナー４が設けられ、この再生バーナー４は内部熱交換手段を有する。本装置はまた、燃焼チャンバ６に連結された第１リジェネレータ・アセンブリ７を含む。第１リジェネレータ・アセンブリ７の目的は、高い温度で熱交換を達成することである。通常、リジェネレータはセラミック材料により構成される。第１リジェネレータ・アセンブリ７はまた、ほん発明の装置に備えられる第１熱交換器９に連結される。第１リジェネレータ・アセンブリ７および第１熱交換器９は共に第１熱交換手段を形成する。第１リジェネレータ・アセンブリ７はまた、プロセスガスＰを燃焼チャンバ６に供給できるように燃焼チャンバ６に連結される。第１熱交換器９は、本発明による装置の一部を形成するガス精製ユニット１０に連結される。ガス精製ユニットは１０図１のガス精製ユニットに対応しており、図２を参照してより詳細に説明される。
【００４２】
第１送風ファン８が第２リジェネレータ１５を介して再生バーナー４に連結されており、この第１送風ファン８は本発明による装置の一部を形成する。第２リジェネレータ１５もまた供給貯蔵ユニット１に連結され、触媒反応器２１は第２リジェネレータ１５に組み込まれている。
【００４３】
ガス精製ユニット１０と第１リジェネレータ・アセンブリ７の間には、ロータリーブロワ１１が設けられており、このロータリーブロワ１１は本発明による装置の一部である。かくして、ガス精製ユニット１０はロータリーブロワ１１に連結され、ロータリーブロワ１１は第１リジェネレータ・アセンブリ７に連結される。
【００４４】
本発明による装置もまた、熱分解チャンバ５に連結された還元シャフト１２を備える。還元シャフト１２は、再生バーナー４から供給される熱によって還元工程を実施する区画１３からなる。矢印Ｃで占めれる熱分解チャンバ５から還元シャフト１２への炭化物の移送をセラミックバルブ（図示なし）が制御する。還元シャフト１２の底部にはスラグ受け１４があり、そこに残された灰およびスラグが集められる。
【００４５】
再生バーナー４から離れたガスは乾燥機１をさらに加熱するように用いられる。
【００４６】
図１による装置と図３による装置とによって実施される方法を比較すると、主な違いはいかにして還元工程が実施されるかである。図１による装置は還元工程をいくつかの段階で実施する一方、図３による装置は１工程で還元工程を実施する。図３による装置に備えられる再生バーナー４は還元工程を１工程で実施することを可能にしている。熱分解チャンバ５から来る熱分解ガスは燃焼チャンバ６の再生バーナー４で燃焼作用を受ける。第１送風ファン８は、再生バーナー４へ燃焼空気を供給し、この燃焼空気は再生バーナー４によって過熱される。燃焼から出たガスは第２リジェネレータ１５を通過し、そこにおいて流出するガスは冷却されそして流入する燃焼ガスは予熱される。再生バーナー４は還元区画１３に配置されているので、再生バーナー４からの間接的な加熱がプロセスガスＰの還元工程に含まれ、この還元工程は還元区画１３で実施される。還元工程の結果、合成ガスＳが還元区画１３から放出される。合成ガスＳは、第１リジェネレータ・アセンブリ７の途中で熱分解チャンバ５を加熱する。合成ガスＳは次いで、熱を発するように第１リジェネレータ・アセンブリ７および第１熱交換器９に供給される。
【００４７】
本発明による方法の効率を強調するために、従来の発生炉ガス発生機との比較を次表に示す。
表１、従来の発生炉ガス発生機と本発明との比較データ
【表１】
2010513593.tif 000003
【００４８】
〈発明の可能な変形例〉
酸素を追加し、燃焼後の工程を強化することにより、本方法のさらなる精製が可能となる。流出するガスの熱負荷と還元工程で必要な熱とのバランスが必要である。より高いＣＯ2の濃縮はガス精製の結果であり、それより、還元する前に、幾分かはより簡略でよりエネルギー効果の高い精製となる。
【００４９】
図１に示された装置の実施例において、３つの還元チャンバが用いられている。しかしながら、還元チャンバの数は本発明の範囲内で３つよりも増加または減少され得る。還元チャンバの数は、通常、２より少なくなく、５を超えない。
【００５０】
上述した方法および装置において、流出するガスを精製するためにメンブラン技術が用いられている。しかしながら、その他のガス分溜技術も本発明の範囲内で実施可能である。
【００５１】
ＣＯ2抽出のための慣用の方法はモノエタノールアミン（ＭＥＡ）への溶解である。ＭＥＡ処理においてＣＯ2は液体に捉えられ、熱回収によって分離される。この熱サイクルはまたＭＥＡを再生する。この方法で窒素は流出する放出ガスに存在しない。
【００５２】
圧力変動吸着（ＰＳＡ）は代替性のある方法であり、そこにおいて加圧ガスがゼオライトを飽和し、ガス流から窒素を分離するように炭素を活性化する。これらの方法によるガス精製は精製前に水を分離する必要があり、この方法では、この水を還元工程に戻す必要がある。
【００５３】
精製ユニット１０の第１フィルタ／静電沈澱器２８の代わりとして、集められたゴミを熱分解チャンバ５に戻してもよい。
【００５４】
上述の説明において、本発明の方法は、主として大気圧下で作動するように説明されている。大規模なユニットを建設する場合、圧力を増加し、それによってすべての工程でより高い密度を有することもできる、または可能性がある。実際には、このことは、製造ユニット当たりの鋼材および耐火性物質が少ない、すなわち、合成ガスの生産ユニット当たりの投資が少ないことを意味している。
【００５５】
本装置の主な変更は、ファンおよびブロワが圧縮機およびタービンである必要があることである。反応ユニット３は圧力容器を構成する。配管のすべては実際の圧力に適合しなければならない。リジェネレータはより高い圧力に耐えられなければならず、ガス洗浄装置は修正される。
【００５６】
図３に開示された代替的な実施例に関して、再生バーナー４およびリジェネレータ１５は本装置の分離された構成要素である。しかしながら、リジェネレータ１５を再生バーナー４の内蔵部分に構成することは本発明の範囲内で実行可能である。リジェネレータ１５はそのとき複数組の再生バーナー４の内蔵熱交換器である。
【００５７】
リジェネレータ１５が再生バーナー４の内蔵部分であるので、触媒反応器２１もまた再生バーナー４の内蔵部分を構成する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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