【手続補正書】
【提出日】平成28年6月3日(2016.6.3)
【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】
バイオマスから合成ガスを発生させる総合プラントであって、
原材料としてのバイオマスを受け入れる入力キャビティと、１つまたは複数の水蒸気供給入力部と、後続のバイオマスガス化装置への供給のために前記バイオマスを前処理する２つ以上の段とを有する水蒸気爆砕ユニットを備え、前記段が、前記バイオマスを含水微粒子状にするために前記バイオマスに加えられる、熱、圧力、および水分の組み合わせを使用し、水蒸気爆砕プロセスが、少なくとも一部には、第１の水蒸気供給入力部から水蒸気を加えて、リグニンとヘミセルロースとの間の結合を前記バイオマスのセルロース繊維から分解し始め、前記受け入れたバイオマスの含水量を増加させることによって、前記受け入れたバイオマスのバルク構造を破壊し、次に、前記段において、大気圧の少なくとも１０倍の圧力の水蒸気が第２の水蒸気供給入力部から加えられて、前記バイオマス内部に存在するあらゆるガスおよび流体を加熱し加圧して、含水量が増加し結合が分解された前記バイオマスの急速減圧を介して、前記受け入れたバイオマスの前記バルク構造を内部分裂させ、前記段により含水微粒子状へと生成された前記バイオマスが、厚さ７０ミクロン未満、長さ５００ミクロン未満の平均寸法を有し、前記生成されたバイオマスの含水微粒子が、続いて、前記バイオマスガス化装置の供給区画に供給され、
前記水蒸気爆砕ユニットの前記２つ以上の段が、熱的水和段および水蒸気爆砕段を含み、前記熱的水和段が、前記バイオマスのチップを受け入れる前記入力キャビティと、大気圧ＰＳＩ付近の圧力で６０℃超であるが１４５℃未満である高温で、前記バイオマスのチップを収容した容器内に低圧飽和水蒸気を加えて、前記受け入れたチップ状のバイオマスの分解、水和、および軟化を開始する、前記第１の水蒸気供給入力部とを有し、前記バイオマスが、水分で飽和するのに十分に長い間、前記熱的水和段に留まるよう構成され、
前記水蒸気爆砕ユニットの最後の段において、前記部分的に中空の繊維及び前記バイオマス材料の他の多孔質範囲の内部において水蒸気へと変換された高圧水蒸気及び水の両方は、前記水蒸気爆砕ユニットを出る際に、前記バイオマス細胞が爆砕し含水粉末の微粒子となることを生じさせ、前記バイオマスのバルク構造は、複数のセルロース繊維を取り囲むリグニン及びヘミセルロースの有機高分子を含み、前記バイオマスの前記バルク構造は、前記水蒸気爆砕段を出る際に、内部分裂し、前記２つ以上の段は、リグニンとヘミセルロースの前記層が最初に化学反応し、次に、高速バイオマスガス化反応中に前記セルロース繊維を暴露させるというよりむしろ、前記高速バイオマスガス化反応中に直接反応させることが可能となるよう前記セルロース繊維を遊離及び暴露させるために、少なくとも水分、圧力及び熱を用い、
前記バイオマスガス化装置が、前記水蒸気爆砕ユニットによって分裂させたことによって粒径が減少し表面積が全体的に増加した、含水微粒子状の前記バイオマスを反応させるように構成されたリアクタ容器を有し、前記バイオマスガス化装置が、第３の水蒸気供給入力部および１つまたは複数の熱源を有し、水蒸気の存在下で、高速バイオマスガス化反応において、微粒子状の前記バイオマスを前記リアクタ容器内で反応させて、水素（Ｈ２）および一酸化炭素（ＣＯ）を含む、少なくとも合成ガス成分を生成し、前記バイオマスガス化装置の前記リアクタ容器は、輻射熱化学リアクタ構造又は輻射熱設計以外の構造を含み得る、総合プラント。
【請求項２】
前記熱的水和段の後、前記チップ状の軟化したバイオマスが、１）破砕したものと、２）プラグ状に圧縮したものの任意の組み合わせであり、前記組み合わせが次に、前記プラグ状のバイオマスを前記水蒸気爆砕段へと移動させる連続的なスクリューコンベヤシステムに供給され、前記連続的なスクリューコンベヤシステムにおいて、前記プラグ状のバイオマスが、前記水蒸気爆砕段中に存在する高圧水蒸気によるブローバックの逆圧が前記熱的水和段に影響するのを防ぎ、
水素（Ｈ２）および一酸化炭素（ＣＯ）を含む前記合成ガス成分が、前記バイオマスガス化装置から下流の有機液体生成物合成リアクタに供給される、請求項１に記載の総合プラント。
【請求項３】
前記水蒸気爆砕段において、水分が前記バイオマスの前記バルク構造の多孔質部分に浸透し、前記バイオマス中の流体およびガスが全て高圧に上昇するまで、前記バイオマスが、少なくとも５分間、好ましくは約１０分間、前記第２の水蒸気入力部からの少なくとも１８８℃および１６０ＰＳＩの高温および高圧の水蒸気に暴露され、前記コンベヤシステムが、前記水蒸気爆砕段を通して出口まで前記バイオマスを供給し、小さい開口部が４〜１０バールの低圧で維持された管に入り、あらゆる内部流体またはガスが高圧で膨張して、前記バイオマスの前記バルク構造をバイオマスの含水微粒子へと内部分裂させる、請求項１に記載の総合プラント。
【請求項４】
前記熱的水和段が、前記水蒸気爆砕段における前記バイオマスの少なくとも前記セルロース繊維を前記バイオマスから内部分裂することができるように、前記バイオマスを軟化させ、前記バイオマスの含水量を上昇させるために、前記リグニンのガラス転移点を上回る温度で前記バイオマスに加えられる水蒸気を有し、前記熱的水和段が、葉、針葉、樹皮、および木材、ならびにエネルギー作物などの非木質バイオマス原材料を含むことができる、前記チップ状のバイオマスを受け入れるように構成され、次に前記バイオマスのチップが、前記水蒸気を使用して、６０℃超まで加熱され、前記水蒸気爆砕段において、前記軟化し水和したバイオマスのチップが設定期間の間高温および高圧の水蒸気に暴露されて、部分的に中空のセルロース繊維、およびバイオマス材料の前記バルク構造における他の多孔質範囲の内部に、高圧水蒸気が作り出され、次に、前記水蒸気爆砕段の出口における圧力が、１６０〜８５０ＰＳＩの前記バイオマスの前記バルク構造を、低圧の管内へと押し出すことによって急速に低下して、内部爆砕を引き起こし、それによって前記バイオマスが内部分裂してバイオマスの細かい微粒子となり、繊維束状のバイオマスの前記バルク構造を内部分裂して、セルロース繊維、リグニン、およびヘミセルロースの個片および断片にすることによって、１）前記受け入れたチップ状のバイオマスと比べて、前記微粒子状のバイオマスの表面積が増加すること、および２）結果として得られる前記生成された微粒子状のバイオマスの構造が変化して、繊維ではなく砂粒のように流動することの両方がもたらされる、請求項１に記載の総合プラント。
【請求項５】
前記水蒸気爆砕ユニットの前記２つ以上の段が、熱的水和段および水蒸気爆砕段を含み、前記水蒸気爆砕段の出口で、一旦前記バイオマスが爆砕されて前記含水微粒子状になると、前記生成されたバイオマスの粒子が、水蒸気がブローラインで瞬間蒸発し、水蒸気として排気されることにより、ある割合の含水量が失われ、前記生成されたバイオマスの粒子および水分は、次にサイクロンフィルタによって分離され、前記バイオマスの微粒子の含水量が、前記バイオマスの微粒子の含水量を好ましくは１〜２０重量％まで、一般には３０％以下に低減する乾燥器によって、ブロー容器の出口でさらに乾燥され、前記乾燥器が次に、低含水量の前記バイオマスの微粒子を前記バイオマスガス化装置に供給する、請求項１に記載の総合プラント。
【請求項６】
低含水量の前記生成されたバイオマスの微粒子が、断片化され、断裂され、細断されたセルロース繊維と、これらの任意の組み合わせとを含み、厚さ３０ミクロン未満、長さ２００ミクロン未満の平均寸法を有し、前記生成されたバイオマスの微粒子が、前記受け入れたチップ状のバイオマスに比べて、同量のバイオマスに対してより高い表面対体積比を作り出すという理由により、前記バイオマスガス化装置のリアクタ内における高速バイオマスガス化反応のため、前記バイオマスガス化装置へと下流に供給され、それによって、前記バイオマス材料に対するより高い伝熱および質量移動、ならびに前記バイオマス中の全ての分子のより迅速な熱分解およびガス化が可能になる、請求項１に記載の総合プラント。
【請求項７】
高圧水蒸気で充填された前記水蒸気爆砕段が、前記バイオマス材料を「爆砕」して低圧の次の段へと至らせ、前記微粒子状のバイオマスを生成するように構成された吐出口を含み、前記微粒子状のバイオマスが、高速でブロー容器の供給ラインを通って流動し、１）流動性の固体、および２）ガスのいずれかを含む流動剤が、前記バイオマスによる目詰まりを防ぐため、１）前記水蒸気爆砕段の前記吐出口、および２）前記供給ライン内のいずれかで注入され、それに加えて、前記供給ラインが、前記微粒子状のバイオマスの高温を維持し、前記微粒子状のバイオマスのロジンおよび樹脂酸の結晶化を防ぐ助けとするため、前記供給ラインの周りに引かれた加熱コイルを有する、請求項１に記載の総合プラント。
【請求項８】
水分離ユニットをさらに備え、前記水蒸気爆砕段の出口段にある収集チャンバが、粒径がより小さくされたパルプ状の前記バイオマスを収集するのに使用され、前記水分離ユニットに供給され、サイクロンユニット内で前記微粒子状のバイオマスから水が除去され、前記微粒子状のバイオマスの２０重量％未満の低減された含水量が、事前設定した時間量で７００℃未満の温度で前記バイオマスの焙焼、乾燥、または熱分解が行われる焙焼ユニットへと搬送システムによって供給される、請求項１に記載の総合プラント。
【請求項９】
微粒子状のバイオマスを生成する総合プラントであって、
原材料としてのバイオマスを受け入れる入力キャビティを有する水蒸気爆砕ユニットと、
２つ以上の水蒸気供給入力部と、
後で緻密化ユニットに供給するために前記バイオマスを前処理する２つ以上の段とを備え、
ｉ）前記段が、前記バイオマスを含水微粒子状にするため、前記バイオマスに加えられる熱、圧力、および水分の組み合わせを使用し、
ｉｉ）第１の段が、少なくとも一部には、第１の水蒸気供給入力部から水蒸気を加えて、リグニンとヘミセルロースとの間の結合を前記バイオマスのセルロース繊維から分解し始め、前記受け入れたバイオマスの含水量を増加させることによって、前記受け入れたバイオマスのバルク構造を破壊し、
ｉｉｉ）次の段において、大気圧の少なくとも１０倍の圧力の水蒸気が第２の水蒸気供給入力部から加えられて、前記バイオマス内部に存在するあらゆるガスおよび流体を加熱し加圧して、含水量が増加し結合が分解された前記バイオマスの急速減圧を介して、前記バイオマスの前記バルク構造を内部分裂させ、前記段により含水微粒子状へと生成された前記バイオマスが、厚さ７０ミクロン未満、長さ５００ミクロン未満の平均寸法を有し、前記生成されたバイオマスの含水微粒子が、続いて、スラリーの状態で前記水蒸気爆砕ユニットの出力から前記緻密化ユニットに直接供給され、前記緻密化ユニットが、前記含水粒子状のバイオマスを、バイオマスのペレットを含むがそれに限定されないより稠密な形態へと緻密化するように構成され、次に、前記緻密化された形態のバイオマスが、１）バイオマスガス化装置、２）プロセス加熱のための燃焼ユニット、３）電力を発生させる燃焼ユニット、４）化学物質を生成する処理ユニット、および５）バイオマスペレットが利用される用途向けに貯蔵または輸送するための梱包ユニットのうち１つもしくは複数に供給される、総合プラント。
【請求項１０】
総合プラントでバイオマスから合成ガスを発生させる方法であって、
後続のバイオマスガス化装置への供給のために２つ以上の段でバイオマスを前処理するため、原材料としての前記バイオマスを受け入れるステップと、
前記バイオマスを含水微粒子状にするために、２つ以上の段で前記バイオマスに熱、圧力、および水分の組み合わせを加えるステップであって、前記段における水蒸気爆砕プロセスが、少なくとも一部には、低圧で水蒸気を加えて、リグニンとヘミセルロースとの間の結合を前記バイオマスのセルロース繊維から分解し始め、前記受け入れたバイオマスの含水量を増加させることによって、前記受け入れたバイオマスのバルク構造を破壊し、次に、高圧の水蒸気を加えることによって、前記バイオマス内部に存在するあらゆるガスおよび流体を加熱し加圧して、含水量が増加し結合が分解された前記バイオマスの急速減圧を介して、前記受け入れたバイオマスの前記バルク構造を内部分裂させ、前記水蒸気爆砕段により含水微粒子状へと生成された前記バイオマスが、厚さ７０ミクロン未満、長さ５００ミクロン未満の平均寸法を有し、前記生成されたバイオマスの含水微粒子が、続いて、前記バイオマスガス化装置の供給区画に供給される、ステップと、
前記水蒸気爆砕ユニットの前記２つ以上の段が、熱的水和段および水蒸気爆砕段を含み、前記熱的水和段が、大気圧ＰＳＩ付近の圧力で６０℃超であるが１４５℃未満である高温で、前記バイオマスのチップを収容した容器内に水分で飽和した低圧飽和水蒸気を加えて、前記受け入れたチップ状のバイオマスの分解、水和、および軟化を開始し、前記バイオマスが、水分で飽和するのに十分に長い間、前記熱的水和段に留まるよう構成され、
前記水蒸気爆砕ユニットの最後の段において、前記部分的に中空の繊維及び前記バイオマス材料の他の多孔質範囲の内部において水蒸気へと変換された高圧水蒸気及び水の両方は、前記水蒸気爆砕ユニットを出る際に、前記バイオマス細胞が爆砕し含水粉末の微粒子となることを生じさせ、前記バイオマスのバルク構造は、複数のセルロース繊維を取り囲むリグニン及びヘミセルロースの有機高分子を含み、前記バイオマスの前記バルク構造は、前記水蒸気爆砕段を出る際に、内部分裂し、前記２つ以上の段は、リグニンとヘミセルロースの前記層が最初に化学反応し、次に、高速バイオマスガス化反応中に前記セルロース繊維を暴露させるというよりむしろ、前記高速バイオマスガス化反応中に直接反応させることが可能となるよう前記セルロース繊維を遊離及び暴露させるために、少なくとも水分、圧力及び熱を用い、
前記バイオマスガス化装置内において前記水蒸気爆砕ユニットの前記２つ以上の段によって分裂させたことによって粒径が減少し表面積が全体的に増加した、前記含水微粒子状のバイオマスの粒子を反応させるステップであって、前記水蒸気の存在下で、前記水蒸気爆砕ユニットによって生成された前記バイオマスの粒子を高速バイオマスガス化反応において反応させて、水素（Ｈ２）および一酸化炭素（ＣＯ）を含む、少なくとも合成ガス成分を生成し、前記バイオマスガス化装置の前記リアクタ容器は、輻射熱化学リアクタ構造又は輻射熱設計以外の構造を含み得る、ステップとを含む、方法。
【請求項１１】
前記熱的水和段が、軟化させ含水量を増加させたバイオマスのチップを、１６０〜８５０ＰＳＩの圧力および１６０〜２７０℃の温度である前記水蒸気爆砕段に供給し、前記水蒸気爆砕段が、バイオマスの前記含水量を少なくとも４０重量％に、好ましくは５０〜５５水分重量％にさらに上昇させ、水分重量が、前記バイオマスのチップに前記水の重量を加えて構成される総重量で割られる、請求項１０に記載の総合プラントのための方法。
【請求項１２】
前記熱的水和段が、前記チップ状のバイオマスを内部分裂することができるように、前記バイオマスを軟化させ、前記バイオマスの含水量を上昇させるために、前記バイオマスに加えられる水蒸気を有し、前記バイオマスが、十分な期間高温および高圧の水蒸気に暴露されて、部分的に中空のセルロース繊維、およびバイオマス材料の前記バルク構造における他の多孔質範囲の内部に、高圧水蒸気が作り出され、次に、前記水蒸気爆砕段の出口における圧力が、１６０〜８５０ｐｓｉｇの前記バイオマスの前記バルク構造を、低圧の管内へと押し出すことによって急速に低下して、内部爆砕を引き起こし、それによって前記バイオマスが内部分裂してバイオマスの細かい微粒子となる、請求項１０に記載の総合プラントのための方法。
【請求項１３】
一旦前記バイオマスが爆砕されて前記含水微粒子状になると、前記生成されたバイオマスの粒子が、水蒸気が瞬間蒸発し、水蒸気として排気されることにより、ある割合の含水量が失われ、前記バイオマスの微粒子の含水量が、前記バイオマスの微粒子の含水量を好ましくは１〜２０重量％まで、一般には３０％以下に低減する乾燥器によってさらに乾燥される、請求項１０に記載の総合プラントのための方法。
【請求項１４】
低含水量の前記生成されたバイオマスの微粒子が、断片化され、断裂され、細断されたセルロース繊維と、これらの任意の組み合わせとを含み、厚さ５０ミクロン未満、長さ２００ミクロン未満の平均寸法を有し、前記生成されたバイオマスの微粒子が、前記受け入れたチップ状のバイオマスに比べて、同量のバイオマスに対してより高い表面対体積比を作り出すという理由により、前記バイオマスガス化装置のリアクタ内における高速バイオマスガス化反応のため、前記バイオマスガス化装置へと下流に供給され、それによって、前記バイオマス材料に対するより高い伝熱および質量移動、ならびに前記バイオマス中の全ての分子のより迅速な熱分解およびガス化が可能になる、請求項１０に記載の総合プラントのための方法。
【請求項１５】
水がサイクロンユニットから回収され、低圧水蒸気として前記バイオマスガス化装置の入力へと方向付けられ、前記バイオマスガス化装置の前記入力が、前記水蒸気爆砕プロセス中に回収されたテレビン油を含む揮発性物質を収容する、請求項１０に記載の方法。