(57)【要約】  セルロース系バイオマス供給原料を処理するための方法であって、この方法は、供給原料を垂直反応槽の上部入口に供給し、垂直反応槽内の供給原料の堆積物上に載置させ；水蒸気を垂直反応槽の上部領域に注入することによって、供給原料を加熱するための熱エネルギーを加え；水蒸気を、垂直反応槽の底部出口、底部出口の近傍又は底部出口の後でバイオマスに注入することによって、供給原料を垂直反応槽の下部領域における出口を通って推進させ；推進された供給原料を膨張装置、例えば水蒸気爆発装置を通って移動させ、供給原料を水蒸気爆発プロセスに供することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマス供給原料を処理するための方法であって、この方法は、
供給原料を圧力隔離装置を通じて垂直反応槽システムの上部入口に供給し、垂直反応槽内の供給原料の堆積物上に載置させ；
第１の水蒸気体積を垂直反応槽システムの上部領域に注入することによって、供給原料を加熱、加圧するための熱エネルギーを加え；
少なくとも第２の水蒸気体積を垂直反応槽の底部出口、底部出口の近傍、又は底部出口の後の垂直反応槽の下部領域に対応する高さにおいてバイオマスに注入することによって、供給原料を垂直反応槽システムの下部領域における出口を通って推進させ；
推進された供給原料を膨張装置を通って移動させ、供給原料を水蒸気爆発プロセスに供する
こと含み、
前記の、第１の水蒸気体積の注入及び少なくとも第２の水蒸気体積の注入は、バイオマスカラムの少なくとも部分によって垂直に隔てられている
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
供給原料の上部入口への供給が連続的であり、供給原料が底部出口を通じて連続的に排出される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
推進用水蒸気を垂直反応槽の底部出口の後で、垂直反応槽の底部出口から膨張装置に延びている供給原料のための導管に直接加えることをさらに含む請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
第１の水蒸気体積のための供給源及び少なくとも第２の水蒸気体積のための供給源が同じ供給源である請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
膨張装置が水蒸気爆発装置である請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
追加的な水蒸気を上部領域と下部領域との間の中間領域において垂直反応槽に注入することをさらに含む請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
垂直反応槽の頂部における蒸気空間と膨張装置の上の蒸気空間との間の差圧測定が、バイオマスを膨張装置に推進するための少なくとも第２の水蒸気体積の流れを調整するために使用される請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
バイオマスを処理するための方法であって、この方法は、
バイオマスを圧力隔離装置を通じて垂直に配向された反応槽の上部入口に加え、バイオマスを垂直に配向された反応槽内の蒸気相を通って落下させ、垂直に配向された反応槽中のバイオマスの堆積物上に着地させ；
加熱、加圧された気体又は蒸気を垂直に配向された反応槽の上部領域に注入し；
少なくとも１つの加圧された気体又は蒸気を垂直に配向された反応槽の下部領域、下部領域の近傍又は下部領域の後においてノズルを通じて注入し；
膨張装置においてバイオマス上の圧力を急激に減少させ、バイオマスにおける細胞構造を破裂させる
ことを含み、
前記の、加熱、加圧された気体又は蒸気の注入と、少なくとも１つの加圧された気体又は蒸気の注入との間に垂直距離があるようにされており、
前記の、少なくとも１つの加圧された気体又は蒸気が、垂直に配向された反応槽におけるバイオマスを膨張装置に、さらに膨張装置を通って推進させるものである
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
加熱、加圧された気体又は蒸気が、水蒸気、空気、窒素、酸素、アルゴン又は他の不活性気体の少なくとも１つである請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの加圧された気体又は蒸気が、水蒸気、空気、窒素、酸素、アルゴン又は他の不活性気体の少なくとも１つである請求項８又は９に記載の方法。
【請求項１１】
垂直に配向された反応槽の頂部における蒸気空間と、膨張装置内又は膨張装置の上の蒸気空間との間の差圧測定が、バイオマスを膨張装置に、さらに膨張装置を通って推進させるための少なくとも１つの加圧された気体又は蒸気の流れを調整するために使用される請求項８〜１０に記載のいずれかの方法。
【請求項１２】
膨張装置が水蒸気爆発装置である請求項８〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
バイオマスが上部入口に連続的に加えられ、下部出口を通って連続的に移動する請求項８〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
気体を垂直反応槽の底部出口の後で導管に注入し、垂直反応槽の底部出口から、膨張装置、例えば水蒸気爆発装置に延びている導管にバイオマスを直接推進させることをさらに含む請求項８〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
追加的な水蒸気を上部領域と下部領域との間の中間領域において、垂直に配向された反応槽に注入することをさらに含む請求項８〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
垂直反応槽の頂部における蒸気空間と、膨張装置の上の蒸気空間との間の差圧測定が、バイオマスを膨張装置に推進するための少なくとも第２の水蒸気体積の流れを調整するために使用される請求項８〜１５のいずれかに記載の方法。
【請求項１７】
バイオマス供給原料を処理するためのアセンブリであって、このアセンブリは、
垂直反応槽の上部供給原料入口及び上部水蒸気入口を含む垂直反応槽システム；
垂直反応槽の下部領域における供給原料出口；
垂直反応槽システムの下部領域に対応する高さにある推進用水蒸気の入口；
垂直反応槽からの供給原料を受け入れるために構成された膨張装置；及び
供給原料出口から膨張装置まで延びている導管
を含み、
前記の、上部水蒸気入口と推進用蒸気入口とは、バイオマスの高さによって垂直に隔てられている
ことを特徴とするアセンブリ。
【請求項１８】
推進用水蒸気の入口に対応する高さ、その高さの近傍又はその高さの上において垂直反応槽の一次元収束セクションをさらに含む請求項１７に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
推進用水蒸気の入口が垂直反応槽の底部出口の後の位置にあり、垂直反応槽の底部出口から膨張装置に延びている導管にある請求項１７又は１８に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
追加的な水蒸気の入口を、垂直反応槽上（on）の、又は垂直反応槽中（in）の、上部領域と下部領域との間の中間の高さにさらに含む請求項１７〜１９のいずれかに記載のアセンブリ。
【請求項２１】
垂直反応槽の頂部における蒸気空間と、膨張装置内又はその直上の蒸気空間との間の差圧測定の装置が推進用水蒸気の流れを調整するために使用される請求項１７〜２０のいずれかに記載のアセンブリ。
【請求項２２】
膨張装置が水蒸気爆発装置である請求項１７〜２１のいずれかに記載のアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
本発明は、農業残渣（茎、ワラ、鞘を含む）、麦ワラ及びイネ科植物、森林、製材所残渣（木材チップ、細切りの間伐材を含む）及びリグノセルロース系材料などのバイオマス供給原料（「バイオマス」と総称される）を前処理するために、加圧された垂直反応槽及び水蒸気爆発プロセスにおいて水蒸気を使用することに関する。
【０００２】
バイオマスは、第１の反応槽、例えば垂直反応槽において水蒸気で加熱、加圧される。加熱されたバイオマスは垂直反応槽から、膨張バルブ又は他の膨張装置を通って移動し、バイオマスが水蒸気爆発プロセスを受けることになる。バイオマスの前処理のための例示的な水蒸気爆発プロセスは、米国特許第８,０５７，６３９号明細書に記載されている。木材チップをパルプ化するための類似のプロセスが、米国特許出願公開第２００８/０２７７０８２号公報に開示されている。
【０００３】
水蒸気は、垂直反応槽におけるバイオマスのための熱源及び加圧源であることに加えて、バイオマスを垂直反応槽から排出パイプ（導管）を通って膨張装置に向けて移動させる推進材である。バイオマスを推進するために必要とされる水蒸気（steam）、気体（gas）又は蒸気（vapor）の量は重要であり、例えばバイオマスの絶乾重量１トンに対して５０〜５００キログラム（kgs／BDT）の水蒸気量である。垂直反応槽の下部領域に対応する高さで注入され、バイオマスを推進するために必要とされる水蒸気の量は、垂直反応槽を移動するバイオマスのプロセス、速度及び体積、並びに垂直反応槽及び関連設備の条件に依存する。
【０００４】
水平反応槽は、バイオマスを水平反応槽から水蒸気爆発装置に向けて推進するために水蒸気を効率的に使用する。水平反応槽の入口に加えられた水蒸気は、水平反応槽においてバイオマスの上に残留する。水蒸気のいくらかが水平反応槽において凝縮する一方で、水蒸気のいくらかは気体としても残留し、この気体が水平反応槽の全長に沿ってバイオマスに圧力を付与する。水平反応槽における水蒸気は、水平反応槽の長さにわたって拡散し、水平反応槽の出口端におけるバイオマスの直上にあるので、水蒸気は水平反応槽内のバイオマスの流れを阻害することなくバイオマスを水平反応槽の出口を通じて推進させる。
【０００５】
従来の垂直反応槽は、水平反応槽と比較して、水蒸気爆発パルプ化に関して不利であった。水蒸気は垂直反応槽の上部端における入口に加えられる。水蒸気は、バイオマスを加熱し、垂直反応槽を加圧し、バイオマスを垂直反応槽の底部排出部の外に推進するために加えられる。バイオマスを推進するために、水蒸気は垂直反応槽内のバイオマスを通って下に通過し、底部出口に到達しなければならない。バイオマスを従来の垂直反応器システムの外に推進するために、十分な水蒸気が依然として存在することを保証するために、比較的大量の余分な水蒸気が必要とされる。垂直反応槽において、バイオマスを通って下に移動する水蒸気は、バイオマス内で気体通路、例えばラットホール効果（rat-holing effect）を形成する。これらの通路はバイオマスが垂直反応槽において不均一な保持期間を経ることを引き起こし、プロセスの質に影響を与える。
【０００６】
いくつかの観点で、垂直反応槽は水平反応槽より効率的である。バイオマスが水平反応槽で占有するよりも、バイオマスは垂直反応槽のより大きな部分を占有するので、垂直反応槽によれば、その体積をより効率的に使用することができる。垂直反応槽は、典型的には、水平反応槽より遥かに大規模に構築され、それによって、バイオマスス処理量（biomass throughput）が水平反応槽よりも高い容量（capacity）を有する。
【発明の概要】
【０００７】
バイオマスを垂直反応器システムから推進するために、加圧された垂直反応槽の下部領域に水蒸気を加えるための方法及び装置が発明された。
この垂直反応器システムは、
垂直反応槽；
少なくとも１つのスチーム源；
バイオマス供給原料（バイオマス）源；
垂直反応槽の外部の膨張装置；
垂直反応槽から排出されたバイオマスを膨張装置まで運搬するための導管；及び
垂直反応槽内、例えば垂直反応槽の頂部、頂部と底部との間及び底部又はその近傍における複数の水蒸気注入部、並びに、垂直反応槽から排出されたバイオマスを膨張装置に運搬し、バイオマスを垂直反応槽システムを通って推進するための導管への水蒸気注入部
を含む。
【０００８】
大量の水蒸気が、垂直反応槽におけるバイオマスのカラムの全体を通過しなければならないことを回避するために、水蒸気は垂直反応槽の底部出口、底部出口の近傍又は底部出口の後において垂直反応槽システムに加えられる。加えられた水蒸気は、バイオマスを垂直反応槽から膨張装置、例えば水蒸気爆発装置に推進させる。
【０００９】
バイオマスを推進するために必要とされる水蒸気は垂直反応槽システムの下部領域に加えられる。垂直反応槽の上部領域に加えられた水蒸気は、垂直反応槽中のバイオマスを加熱、加圧するために使用される。さらに水蒸気は垂直反応槽の他の高さ、例えば上部領域と下部領域との間の中間の高さ又は中間の領域に加えられ、垂直反応槽におけるバイオマスの圧縮度を調整する（例えば所望の圧縮度を得る）ことがある。
【００１０】
垂直反応槽の上部領域における推進用蒸気の添加を減少させるか又は除去することにより、垂直反応槽に加えられる水蒸気の総体積又は総量が減少し、垂直反応槽の上部領域において加えられる水蒸気の量が実質的に減少する。十分な量の水蒸気を堆積物全体を通って下に通過させて、バイオマスが底部出口を通って推進するようにすることの必要性が減少するか又は除去されることにより、例えばラットホールのような水蒸気通路が堆積物に形成されることのリスクが最小限になる。ラットホールを減少させるか又は除去することは、バイオマスの均一な処理を提供し、垂直反応槽を通過するすべてのバイオマスの均一な保持期間を達成することを補助する。
【００１１】
水蒸気を垂直反応槽システムにおける２つ又はそれ以上の高さに加えることにより、加えられる水蒸気の体積又は速度が制御されて、垂直反応槽の上部領域におけるバイオマスの加熱、加圧が達成され、バイオマスが垂直反応槽システムの底部から推進される。垂直反応槽の２つ又はそれ以上の高さで水蒸気を加えることにより、大量の水蒸気を槽の頂部で注入しなければならないことが回避され、垂直反応槽システムの底部において推進用蒸気を提供するために大量の水蒸気をバイオマスの堆積物を通って下に押しやることが回避される。
【００１２】
水蒸気は、加熱（又は冷却、あるいは両方）及び加圧のために使用され、バイオマスのための加圧気体として好ましい気体であるが、他の気体も使用され得る。他の気体は、空気、窒素、酸素、アルゴン又は他の不活性ガスを含む。
【００１３】
セルロース系バイオマス供給原料を処理するための方法が発明され、この方法は、
供給原料を圧力隔離装置を通じて垂直反応槽の上部入口に供給し、垂直反応槽内の供給原料の堆積物上に載置させ；
第１の水蒸気体積を垂直反応槽の上部領域に注入することによって、供給原料を加熱、加圧するための熱エネルギーを加え；
少なくとも第２の水蒸気体積を垂直反応槽の底部出口、底部出口の近傍、又は底部出口の直下の垂直反応槽の下部領域に対応する高さにおいてバイオマスに注入することによって、供給原料を垂直反応槽システムの下部領域における出口を通って推進させ；
推進された供給原料を膨張装置、例えば水蒸気爆発装置を通って移動させ、供給原料を水蒸気爆発プロセスに供する
ことを含み、
前記の、第１の水蒸気体積の注入及び少なくとも第２の水蒸気体積の注入は、バイオマスカラムの少なくとも部分によって垂直に隔てられている。
いくつかの実施態様において、第１の水蒸気体積及び少なくとも第２の水蒸気体積は供給源を同じにする。
いくつかの実施態様は、垂直反応槽の底部出口の後で、推進用水蒸気である少なくとも第２の水蒸気体積を、垂直反応槽の底部出口から膨張装置に延びている供給原料用の導管へ直接注入するものであり、これによってバイオマスは垂直反応槽から排出され、垂直反応槽の底部と膨張装置とを連結している導管を通じてバイオマスを推進する。
【００１４】
バイオマスを処理するための方法が発明され、この方法は、
バイオマスを圧力隔離装置を通じて垂直に配向された反応槽の上部入口に加え、バイオマスを垂直に配向された反応槽内の蒸気相を通って落下させ、垂直に配向された反応槽中のバイオマスの堆積物上に着地させ；
加熱、加圧された気体又は蒸気を垂直に配向された反応槽の上部領域に注入し；
少なくとも１つの加圧された気体又は蒸気を、垂直に配向された反応槽システムの下部領域、下部領域の近傍又は下部領域の後においてノズルを通じて注入し；
膨張装置においてバイオマス上の圧力を急激に減少させ、バイオマスにおける細胞構造を破裂させる
ことを含み、
前記の、加熱、加圧された気体又は蒸気の注入と、少なくとも１つの加圧された気体又は蒸気の注入との間に垂直距離があるようにされており、
前記の、少なくとも1つの加圧された気体又は蒸気は、垂直反応槽中のバイオマスを垂直反応槽から膨張装置（例えば水蒸気爆発装置）を通って推進させるものである。
いくつかの実施態様において、バイオマスを垂直反応槽の底部出口から膨張装置に推進するために使用される気体は、垂直反応槽の底部出口の後の導管に注入される。
【００１５】
バイオマス供給材料を処理するためのアセンブリが発明され、このアセンブリは、
垂直反応槽の上部供給原料入口及び上部水蒸気入口を含む垂直反応槽；
垂直反応槽の下部領域における供給原料出口；
垂直反応槽システムの下部領域に対応する高さにある推進用水蒸気の入口；
垂直反応槽からの供給原料を受け入れるために構成された膨張装置、例えば水蒸気爆発装置；及び
供給原料出口から膨張装置まで延びている導管
を含み、
前記の、上部水蒸気入口と推進用蒸気入口とは、バイオマスの高さによって垂直に隔てられている。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図は、垂直反応槽及びプロセスを含む水蒸気爆発プロセスを経るフローの概略図を示す。
【発明の詳細な説明】
【００１７】
図はバイオマスのための水蒸気爆発プロセスの例示的なフローを示す。バイオマスは、バイオマスの供給源１０、例えば供給原料貯蔵容器から垂直反応槽１４の頂部分離装置１２のような上部入口に供給される。
【００１８】
垂直反応槽１４は一般に円筒状であり、１００フィート（３３メートル）超の高さ、２０フィート（７メートル）超の直径及び１日あたり５００トン超のバイオマス連続処理能力を有する。垂直反応槽１４は、３５バールゲージ（barg）までの圧力、例えば３barg〜３５barg（３００ｋＰａ〜３，５００ｋＰａ）の範囲の圧力に加圧される。垂直反応槽１４に加えられた水蒸気は、垂直反応槽１４における圧力を調整する。
【００１９】
バイオマス供給システム１６によって、バイオマスは供給源１０から上部入口１２に搬送される。バイオマス供給システム１６はスクリューコンベア及び導管を含む。例えば水などの液体がバイオマスに加えられてスラリーを形成し、このスラリーが供給システム１６の導管及び装置を通って、垂直反応槽１４の上部入口１２に流入する。
【００２０】
圧力隔離装置（図示せず）、例えば回転バルブ、プラグスクリューフィーダー、ロックホッパーシステム、高圧フィーダー又はポンプ（pump(s)）がバイオマス供給システム１６と上部入口１２との間に設置され、バイオマスと液体とのスラリーが垂直反応槽１４に入るときに、垂直反応槽１４における圧力が解放されないようにしている。
【００２１】
スラリーが垂直反応槽１４に入ると、バイオマスは、上部入口から、垂直反応槽１４に収容されているバイオマスの堆積物１８、例えばカラムに、例えば落下するなどして移動する。バイオマスの堆積物１８は、垂直反応槽１４の内部の上部領域から下部排出領域２０まで延びている。
【００２２】
バイオマスは上部入口１２に連続的に入り、堆積物１８に落下し、垂直反応槽１４の底部出口３２を通じて連続的に排出される。バイオマスは、同じ速度で、連続的に加え続けられ、且つパイプから消失し続けるので、堆積物１８の上部表面は垂直反応槽１４において一般に同じ高さに留まる。
【００２３】
水蒸気源２２は、垂直反応槽１４を加圧し、熱エネルギーをバイオマスに加えるための水蒸気を供給する。水蒸気は、垂直反応槽１４の上部領域にある注入口２４、例えばノズルを通って注入される。水蒸気は、圧力隔離装置と垂直反応槽の上部入口１２との間の混合装置（図示せず）を通って注入されることもある。
【００２４】
垂直反応槽１４の上部領域に加えられる水蒸気の速度又は体積は、バイオマスを加熱し、垂直反応槽１４を加圧するために必要とされる速度又は体積に限定される。水蒸気の注入は、垂直反応槽１４において、堆積物１８の上に高温蒸気領域２６を形成する。いくらかの水蒸気は堆積物１８の中を下に流れるが、水蒸気が堆積物１８を通じて下に通過し、垂直反応槽１４の底部から排出するに十分な量の水蒸気を高温蒸気領域２６に加えることは必須要件ではない。
【００２５】
追加的な水蒸気源２８（これは水蒸気源２２と同じであってもよい）は、垂直反応槽の中間の高さ及び下部の高さ（又は中間領域及び下部領域）にある１つ又はそれ以上の水蒸気注入装置に水蒸気を供給する。水蒸気注入装置は垂直反応槽１４の側壁に設置されたノズルや垂直反応槽１４の軸に沿って延びている水蒸気パイプである。
【００２６】
水蒸気注入装置は垂直反応槽１４の１つ又はそれ以上の高さに配置される。これらの装置を通じて注入される水蒸気は、水蒸気注入の近傍のバイオマスの濃度及びコンシステンシーに影響を与える。例えば、水蒸気は、垂直反応槽１４における中間の高さ及び下部の高さにおける固形分コンシステンシーを減少させるために注入される。同様に、水蒸気はバイオマスを撹拌及び混合し、垂直反応槽１４におけるそれぞれの高さでのバイオマスの均一な分布を確保するために注入される。
【００２７】
堆積物１８のそれぞれの高さにおけるバイオマスの濃度及びコンシステンシーは、垂直反応槽１４の断面にわたって均一であるのが好ましい。バイオマスが均一なコンシステンシーであると、垂直反応槽１４におけるバイオマスの均一な処理が促進される。
【００２８】
第２の水蒸気源２８は、バイオマスを底部出口３２に推進するために選択された体積速度で水蒸気を供給する。推進用水蒸気の速度は、垂直反応槽の上部領域に加えられる加熱用水蒸気の圧力及び速度と異なることがある。バイオマスを推進するために供給される水蒸気の速度又は量は、バイオマスの絶乾重量１トンに対して水蒸気が５０〜５００キログラム（kgs/BDT）の範囲である。
【００２９】
推進用水蒸気は、下部の水蒸気注入口又はノズル３０を介して、バイオマスのための底部出口３２又は底部出口の近傍において、垂直反応槽１４に注入される。下部の水蒸気注入口又はノズル３０は、底部出口３２の近傍の領域において、垂直反応槽１４の側壁に設置されるか又は垂直反応槽１４の底部で底部出口３２の近傍に設置される。下部の水蒸気注入口又はノズル３０は、例えば、バイオマス移動装置３３に対応する高さにおいて垂直反応槽１４の周囲に配置された環状列のノズル群である。下部の水蒸気注入口又はノズル３０を通じて注入される水蒸気は、バイオマスが垂直反応槽１４の底部を通り、底部出口３２から移動する（推進する）のを補助する。
【００３０】
垂直反応槽１４の下部排出領域２０にあるバイオマス移動装置３３は、垂直反応槽の収束セクション、例えば推進用水蒸気の入口に対応する高さ又はその近傍あるいはその上にある一次元収束部を含み、これによりバイオマスが垂直反応槽の底部を通り、垂直反応槽１４の底部にある底部出口３２へ均一に移動することができる。収束セクションはアンドリッツグループ（Andritz Group）によって販売され、米国特許第５，５００，０８３号、第５，６１７、９７５号及び５，６２８，８７３号の各明細書に記載されているダイヤモンドバック（DIAMONDBACK 登録商標）収束セクションでよい。いくつかの実施態様において、推進用水蒸気の入口は、垂直反応槽の底部出口の後（垂直方向に下）の位置の、垂直反応槽の底部出口から膨張装置まで延びている導管に存在する。さらにバイオマス移動装置３３は、バイオマスを垂直反応槽１４内、及び底部出口３２へと移動させるのを補助する撹拌アーム３５を有する撹拌装置を含むことがある。
【００３１】
水蒸気注入ノズル２４、３０及び４４の他の態様は、垂直反応槽の軸に沿って垂直に延びている中心パイプを含み、撹拌装置とともに含まれているノズル、及びバイオマスを底部出口３２に推進するために水蒸気を導くように配向されたノズルを含む。
【００３２】
少なくとも第２の水蒸気注入である水蒸気２８（前記のように気体又は蒸気でもよい）は、垂直反応槽１４の底部出口３２の下にある導管３６、例えばパイプに水蒸気を直接注入するように配向されたノズル３４を通じて注入されることもある。垂直反応槽１４の底部出口３２から延びている導管３６にノズル３４を通じて水蒸気２８（推進用水蒸気）を直接注入することにより、バイオマスが垂直反応槽１４から膨張装置３８へと推進される。ノズル３４を使用して水蒸気２８を導管３６に加えることによって、導管３６にあるバイオマスを膨張装置３８に推進させる水蒸気２８からホールがバイオマスにおいて形成される可能性が低くなる。
【００３３】
垂直反応槽１４からのバイオマスは導管３６を通って膨張装置３８に送られ、さらにフラッシュ槽４０に推進させられる。膨張装置３８はバイオマス又はパルプ化のために使用される従来の水蒸気爆発装置である。フラッシュ槽４０は、バイオマスが膨張装置３８において水蒸気爆発プロセスのような急激な膨張処理に付された後にバイオマスを受け入れる。
【００３４】
水蒸気２２、２８は、垂直反応槽１４の上部入口領域と底部排出領域との間の高さでバイオマスの堆積物に加えられることがある。例えば、垂直反応槽１４の周りの円環列のノズル群４２は、垂直反応槽１４の中間の高さ及び垂直反応槽の下部の４分の１の高さ又は６分の１の高さにある。追加的な水蒸気が、バイオマスを垂直反応槽１４の底部出口３２に向けて移動させるのを補助する。さらに水蒸気は垂直反応槽１４の他の高さに導入されて、堆積状態のバイオマスへの熱エネルギーの伝達が高度にコントロールされ、それによって堆積物の温度を制御するための追加的な手段が提供される。下部の水蒸気注入口又はノズル３０を使用して垂直反応槽１４の底部又は底部の近傍に注入された水蒸気は、底部出口３２を通じてバイオマスを排出するためだけのものであることがある。
【００３５】
さらに水蒸気を垂直反応槽１４の種々の高さで注入することにより、バイオマスの堆積物、例えばカラムの頂部から底部までの圧力差を制御、調整するための手段が提供され、垂直反応槽１４におけるバイオマスの圧縮度及び流れが調整される。
【００３６】
垂直反応槽１４の種々のレベルにおいて水蒸気を注入することにより、バイオマスを垂直反応槽１４から膨張装置３８に推進するために水蒸気を調整するシステムが可能ともなる。バイオマスを推進するために水蒸気を調整するシステムは、垂直反応槽１４の頂部における蒸気空間２６と、膨張装置３８の上部領域内にあるか又は上部領域の上にある蒸気空間との間の差圧の測定に依拠している。差圧測定装置は従来の装置（ｄｐセル）を使用するものであるが、この装置においては、ｄｐセルからの信号が調整バルブの位置を調整するために使用され、バイオマスを膨張装置３８に推進するためのノズル３４を通って導管３６に入る水蒸気２８の流れを調整するものである。
【００３７】
調整システム４２は、水蒸気の添加を槽の種々の高さにおいて制御するために使用される。調整システムは、蒸気圧力センサー４４及び水蒸気バルブ４６を含む。圧力センサー４４は、蒸気圧力を、槽１４の頂部における高温の蒸気セクション２６において、及び膨張装置３８における蒸気空間において監視する。調整システムは、作業者が圧力センサー４４を監視し、バルブ４６を調節する手動式であってもよい。調整システムは、調整機器、例えばコンピュータシステムを含むこともあり、これが圧力センサー４４を監視し、バルブ４６を調節して、高温の蒸気領域２６における圧力と、膨張装置３８の蒸気空間における圧力との間の所望の圧力差を達成する。所望の圧力差がコンピュータシステムのメモリに記憶され、バルブ４６を調節することにより水蒸気の注入を調整するために、コンピュータシステムがメモリに記憶されたプログラムを実行するときに、メモリから呼び出される。
【００３８】
高温の蒸気領域２６と、膨張装置３８における蒸気空間との間の差圧は、ゼロから+/-100ｋＰａ（+/- 1バール）未満、又はゼロから+/- 50ｋＰａ（+/- 0.5バール）未満、又はゼロから+/- 30ｋＰａ（+/- 0.3バール）未満に調整される。膨張装置３８の蒸気空間と比較して、高温の蒸気領域２６を少し正の圧力差とすることにより、バイオマスが垂直反応槽を通って移動するのを補助し、垂直反応槽１４におけるバイオマスの圧縮度を増大させる。少し負の差圧にすることは、垂直反応槽１４内のバイオマスの移動を減速させ、バイオマスの圧縮度を減少させる。槽への水蒸気注入を調整し、少し正の差圧又は少し負の差圧を達成することにより、垂直反応槽１４における運転条件を調整する手段が提供され、槽においてバイオマスを均一に処理することを補助する。上述したような水蒸気の添加のための調整システムは、バイオマス堆積物の均一な流速及び圧縮度を確保することを補助し、反応槽におけるバイオマスの保持時間を良好に調整することも確保される。
【００３９】
本発明は現在最も実用的であり、好ましい実施態様であると考えられるものに関して説明してきたが、本発明は開示された実施態様に限定されるものではなく、逆に添付の特許請求の範囲に含まれる種々の修正及び等価な構成が含まれることを意図していることを理解されたい。
【図１】
2015535729.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成27年7月17日(2015.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
調整システム４７は、水蒸気の添加を槽の種々の高さにおいて制御するために使用される。調整システムは、蒸気圧力センサー４４及び水蒸気バルブ４６を含む。圧力センサー４４は、蒸気圧力を、槽１４の頂部における高温の蒸気セクション２６において、及び膨張装置３８における蒸気空間において監視する。調整システムは、作業者が圧力センサー４４を監視し、バルブ４６を調節する手動式であってもよい。調整システムは、調整機器、例えばコンピュータシステムを含むこともあり、これが圧力センサー４４を監視し、バルブ４６を調節して、高温の蒸気領域２６における圧力と、膨張装置３８の蒸気空間における圧力との間の所望の圧力差を達成する。所望の圧力差がコンピュータシステムのメモリに記憶され、バルブ４６を調節することにより水蒸気の注入を調整するために、コンピュータシステムがメモリに記憶されたプログラムを実行するときに、メモリから呼び出される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2015535729.tif 000004
【国際調査報告】
2015535729.tif 000005
2015535729.tif 000006