(57)【要約】  ハイブリッド燃料およびハイブリッド燃料の作成方法が提供される。ハイブリッド燃料を作るための処理は、生物燃料エマルジョン配合物と液体燃料生成物とを組み合わせて、ハイブリッド燃料を形成するステップを含む。所望によりハイブリッド燃料は、油中水滴処理において水と組み合わされ、酸素化添加剤および添加剤パッケージを含み得る。ハイブリッド燃料は、生物燃料エマルジョンと、軽質ガス軽油を含む液体燃料生成物と、の配合物を含む。所望により、ハイブリッド燃料、水、酸素化添加剤、および他の添加剤パッケージを含み得る。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数の軽質ガスを含む第１反応物質を反応器に導入することと、
前記第１反応物質を改質し、それにより合成ガスが生成され、フリーラジカルおよびエネルギー電子が生成されるにあたり十分な条件下で、非熱プラズマに対して前記第１反応物質を曝露させることと、
第１液体供給燃料を前記反応器に導入することと、
非熱プラズマに対して前記第１反応物質を曝露させることから生じた前記反応生成物と、前記反応器内の前記第１液体供給燃料と、を密接に接触させ、それにより改変された液体燃料を生成することと、
を含む処理から準備されたハイブリッド燃料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には、ハイブリッド燃料の調合および生成に関し、さらに詳細には、鉱物ベース、植物ベース、および動物ベースの炭化水素を含む液体燃料を生成するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
輸送可能な液体は燃料および化学における使用のための重要な商品である。現在では液体炭化水素は、最も頻繁には、原油ベースの原料から様々な処理により生成される。しかし原油原料の世界の供給量が減少しつつあるため、液体エネルギー生成物の代替的な供給源を見出す必要性がますます増加しつつある。可能な代替的供給源は、バイオマス、石炭、および天然ガスを含む。メタン（天然ガスの主要な成分である）、バイオガス、および石炭ガス化は、植物性脂肪および動物性脂肪を含む乳剤とともに供給源である。天然ガスの世界の埋蔵量はつねに更新され、現在ではオイルよりも天然ガスのほうが大量に発見されている。
【０００３】
大量天然ガスの輸送に関連する諸問題のために、特に遠隔の地でオイルとともに生成される天然ガスの大部分は、燃焼および浪費されている。したがって天然ガスを直接的に炭化水素に変換することは、付随する技術上の難点の克服が可能であるならば、天然ガスを向上させるにあたっての特に魅力的な方法である。メタンを液体炭化水素に変換するための処理の大部分は、まずメタンを合成ガス（本明細書で「合成ガス」（ｓｙｎｇａｓ）と呼ばれる）に変換することを含む。なおこの合成ガスとは、水素および一酸化炭素が混合したものである。合成ガスの生成は資本集約的およびエネルギー集約的であり、したがって合成ガスの生成を必要としない経路が好適である。例えば従来の水素処理では２つのステップが利用され、第１のステップは合成ガスを生成するステップであり、次のステップは、水素処理されるオイルと反応させるために高温高圧下でフリーラジカルを作るステップである。係る処理は非常にエネルギー集約的である。メタンを高級炭化水素に直接的に変換するためのいくつかの代替的な処理が提案されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
メタンおよび二酸化炭素などの軽質ガスならびに生物燃料を液体燃料に変換するための既存の提案には様々な問題が存在し、そのため係る提案の商業上の潜在性は制限されてきた。酸化カップリング法は一般に、高い発熱性を示す潜在的に危険なメタン燃焼反応を伴い、多くの場合、高価な酸素発生設備を必要とし、環境上慎重な扱いを要する炭素酸化物を大量に生成する。他方では、既存の還元カップリング法は多くの場合、芳香族に対する低い選択性を有し、変換および／または芳香族の選択性を改善するために高価なコフィードを必要とし得る。さらに任意の還元カップリング処理は大量の水素を生成し、経済的に成り立つためには、水素副生成物の効果的な利用のための経路を必要とする。天然ガス田は多くの場合、遠隔地にあり、効果的な水素利用は相当な難題を提供し得る。
【０００５】
炭化水素液体における他の主要な要因は、多核芳香族化合物の存在ならびに芳香族化合物全体である。いくつかの事例では、これらの化合物は発癌性物質として知られている。規制機関は、環境内におけるこれらの化合物の行き渡りに注意を向け始め、燃料処理を含む工業処理における多核芳香族の低減化を要求している。さらに多核芳香族は燃焼時に微小粒子を生成する傾向を有し、そのため、さらなる環境上の懸念が生じ得る。しかし既存の精製処理を用いて多核芳香族化合物の低減化を図ることは、様々な記述上の難点のため、および、多核芳香族化合物の低減化に要求される異なる反応経路の費用のために、困難である。例えば特定の状況では、多核芳香族化合物の低減化は著しい量の水素ガスの追加を必要とし、その結果、二酸化炭素が生成されることとなり、二酸化炭素の除去および／または修復が必要となる。
【０００６】
液体炭化水素として天然ガスを使用することにおける特定的な難点は、世界各地の多くの天然ガス田が大量（５０％を超過する場合もある）の二酸化炭素を含むという事実に関するものである。二酸化炭素は、その地球規模の気候変動に対する潜在的な寄与のために、増大しつつある政府の規制のターゲットとなっている。加えて、天然ガスから大量の二酸化炭素を分離および処理することを必要とするあらゆる処理は、経済的に法外となる可能性がある。事実、いくつかの天然ガス田は、現在では経済的に回収不可能であると考えられる係る高い二酸化炭素レベルを有する。
【０００７】
同様に脂肪およびオイルから生物燃料を生成するための既存の処理は一般に、特にその混合されない形態（すなわちＢ１００）におけるバイオディーゼルの生成のためにエステル化を利用する。これは高額な費用を要する処理であり、既存の設備におけるバイオディーゼル（特にＢ１００）の利用に関しては既知の技術上の問題が存在する。以下に記載の本発明の実施形態はこれらの問題を解決する。
【０００８】
容易に使用することが不可能である大量の重油／ビチューメンの大量の保有も存在する。経済的に重油の粘度を低減すること（すなわちＡＰＩ比重の増大化）は、精製器に対するその価値を増大化し、また輸送コストも低減化する。
【０００９】
輸送および加熱用途のために燃料の性能を改善することも必要である。これらの改善は、エネルギーを有効な仕事に変換するための増加された効率と、ＣＯ２、炭化水素、ＳＯＸ、ＮＯＸ、を含む温室効果ガス（ＧＨＧ）および粒子の放出の低減化と、を含む。さらに炭化水素燃料および生物燃料において多環芳香族を含む芳香族留分を低減化することが必要とされる。
【００１０】
軽質ガス（例えばメタン）を液体炭化水素に変換するための改善された処理（特に軽質ガスが大量の二酸化炭素を含む天然ガスストリームに存在する）が必要とされる。既存の炭化水素燃料に匹敵するコストでの生成が可能な天然ガス、天然ガス、生物脂肪ならびに生物油脂、混合燃料中の原重油／ビチューメンから生成される比類のない特性の生成物を利用するためにハイブリッド燃料を作ることも必要とされる。ライフサイクル・アナリシスに基づいて温室効果ガス（ＧＨＧ）および粒子の全排出量を低減するプロセス統合、システム、および装置も必要とされる。係るプロセスは、二酸化炭素の放出量が最小化されるよう二酸化炭素を利用するための潜在能力も必要とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明はハイブリッド燃料と、ハイブリッド燃料を作るための方法と、を提供する。
【００１２】
一態様では、１つまたは複数の軽質ガスを含む第１反応物質を反応器に導入することと、第１反応物質を改質し、それにより合成ガスが生成され、フリーラジカルおよびエネルギー電子が生成されるにあたり十分な条件下で、非熱プラズマに対して第１反応物質を曝露させることと、第１液体供給燃料を反応器に導入することと、非熱プラズマに対して第１反応物質を曝露させることから生じた反応生成物と、反応器内の第１液体供給燃料と、を密接に接触させ、それにより改変された液体燃料を生成することと、含む処理から準備されたハイブリッド燃料が開示される。本明細書で開示するように、本明細書で開示されるプロセスにしたがって準備されるハイブリッド燃料はドロップイン燃料として使用可能である。特定の実施形態では、配合物または混合物は、本発明にしたがって準備されたハイブリッド燃料を用いて準備される。係る配合物は、混合物に対する他の成分として、バイオディーゼルと、生物燃料エマルジョンと、ジェット燃料と、軽油と、他の従来の燃料生成物と、を含むがこれらに限定されない。一実施形態では第１反応物質は第２液体燃料供給をさらに含む。
【００１３】
一態様では、ハイブリッド燃料が提供され、このハイブリッド燃料は第１燃料生成物および第２燃料生成物を含む。第１燃料生成物は、生物燃料エマルジョン、バイオディーゼル、ジェット燃料、軽油、超低硫黄軽油、または、他の石油ベースの燃料（例えば図１の１０２または図２の２２２の結果）を含むが、これらに限定されない。第２燃料生成物は、液体燃料供給（例えば図３Ｂの３２８、または図１１の１０４の結果）と組み合わされた１つまたは複数の軽質ガスから準備された燃料を含む。いくつかの実施形態では、ハイブリッド燃料は少なくとも約２０重量％の第１燃料生成物を含む。いくつかの実施形態では、ハイブリッド燃料は約２０重量％までの第１燃料生成物を含む。さらなる実施形態では、ハイブリッド燃料は約５重量％〜約１０重量％の第１燃料生成物を含む。他の実施形態ではハイブリッド燃料は水を含む。いくつかの実施形態では、ハイブリッド燃料は約２０重量％の第１燃料生成物と、約８０重量％の第２燃料生成物と、を含む。いくつかの実施形態では、ハイブリッド燃料は、約２０％までの、または約１０％〜約２０％の、または約２０％の水を含み、組成の残余は第２燃料生成物を含む。いくつかの実施形態では、ハイブリッド燃料の流動点は約−３０℃である。他の実施形態ではハイブリッド燃料の流動点は約−１５℃よりも低い。さらなる実施形態では、ハイブリッド燃料の流動点は約−１０℃〜約−５０℃であるか、または約−２５℃〜約−３５℃である。他の実施形態では、ハイブリッド燃料の曇り点は約−４４℃である。さらなる実施形態では、ハイブリッド燃料の曇り点はわずか約−１０℃または約−１５℃である。いくつかの実施形態では、ハイブリッド燃料の流動点は約−１０℃〜約−１５℃であるか、または分離状態にある（すなわち、第１燃料生成物が存在しないか、または組み合わされてハイブリッド燃料が生成される前）第２燃料生成物の流動点よりも約１５℃低い温度である。いくつかの実施形態では、ハイブリッド燃料はわずか約１％の多核芳香族を含む。他の実施形態では、ハイブリッド燃料はわずか約２０％の芳香族を含む。いくつかの実施形態では、第２燃料生成物は、本明細書に記載の処理から作られたハイブリッド燃料である。いくつかの実施形態では、第１燃料生成物はグリセロールエーテルも含む。
【００１４】
他の態様ではハイブリッド燃料を準備するための処理が開示される。この処理は、１つまたは複数の軽質ガスを含む第１反応物質を反応器に導入することと、合成ガス（すなわちＣＯ＋Ｈ２）およびフリーラジカルを生成するにあたり十分な条件下で、第１反応物質を非熱プラズマに曝露させることと、第１液体供給燃料を反応器に導入することと、第１反応物質から生成された合成ガスおよびフリーラジカルと、反応器内の第１液体供給燃料と、を密接に接触させ、それにより変更された液体燃料を生成することと、を含む。いくつかの実施形態ではハイブリッド燃料は生物燃料である。いくつかの実施形態では、この処理はオイルを精製するための処理である。いくつかの実施形態では、フリーラジカルを生成する処理は、１つまたは複数の軽質ガスを分離するプロセスにより先行されない（すなわち第１反応物質からの反応生成物は直接的に第１液体供給燃料と混ぜ合わされる）。いくつかの実施形態では反応器は非熱プラズマ反応器である。いくつかの実施形態では非熱プラズマ反応器は、グライディングアーク反応器、マイクロプラズマ発生器、またはホモジナイザである。いくつかの実施形態ではフリーラジカルは、高剪断、超音波、キャビテーション、高エネルギー混合装置、またはこれらの組み合わせにより生成される。
【００１５】
いくつかの実施形態では、本明細書で開示のハイブリッド燃料を準備するための処理は、触媒を反応器に追加することをさらに含む。いくつかの実施形態では触媒は金属触媒、有機金属触媒、ナノスフェア触媒、担持触媒、可溶性触媒、または２つ以上の混合物である。いくつかの実施形態では触媒は有機モリブデン化合物である。
【００１６】
いくつかの実施形態では、本明細書で開示のハイブリッド燃料を準備するための処理は、副生成物として脂肪酸エチルエステル（ＦＡＥＥ）およびグリセロールを形成する。いくつかの実施形態では、グリセロール副生成物はさらに反応され、１つまたは複数のグリセロールエーテル生成物が形成され、係るグリセロールエーテル生成物はハイブリッド燃料に加えられる。
【００１７】
さらなる態様では軽質ガスを改質するための処理が提供される。この処理は、フリーラジカルを形成するにあたり十分な条件下で、非熱プラズマの存在のもと、１つまたは複数の軽質ガスを改質することを含む。特定の実施形態では、改質するステップは、乾燥改質（すなわち、プラズマ反応器などの反応器においてメタンと二酸化炭素とを反応させること）と、蒸気改質と、部分酸化と、メチルラジカルの形成と、のうちの１つまたは複数である。いくつかの実施形態では、１つまたは複数の軽質ガスを改質するステップは、約５気圧より低い圧力で行われる。他の実施形態では、この処理は、約２００℃〜約５００℃の温度で実施される。いくつかの実施形態では、改質するステップは、乾燥改質と、蒸気改質と、部分酸化と、メチルラジカルの形成と、のうちの１つまたは複数である。
【００１８】
いくつかの実施形態では、本明細書で開示のハイブリッド燃料を準備するための処理において、軽質ガスは、メタン、天然ガス、またはこれらの混合物である。
【００１９】
一態様ではハイブリッド燃料を準備するための装置が開示される。この装置は、１つまたは複数の軽質ガスを含む第１反応物質を導入するための第１入口と、入口と流体連通する電極であって、電圧が印加されたときにアークを生成する能力を有し、且つ、第１反応物質の通過のための経路を画成する、電極と、第１液体供給燃料を装置に導入するための第２入口と、第１反応物質および電極の反応の生成物と第１液体供給燃料とが接触する出口ゾーンと、出口ゾーンと流体接続する出口と、を含む。いくつかの実施形態では出口ゾーンは、電極により画成される経路と、第２入口と、の間に置かれ、電極により画成される経路および第２入口と流体連通する。いくつかの実施形態では、この装置はヘルムホルツコイルも含む。いくつかの実施形態ではヘルムホルツコイルは反応器内に、または反応器の近傍に、配置される。いくつかの実施形態ではヘルムホルツコイルは出口ゾーン内に、または出口ゾーンの近傍に、配置される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、この装置は触媒をさらに含む。いくつかの実施形態では触媒は出口ゾーン内に、または出口ゾーンの近傍に、配置される。
【００２１】
いくつかの実施形態では、この装置は加熱コイルをさらに含む。いくつかの実施形態では加熱コイルは、この装置内の内容物を特定の温度まで加熱する能力を有する。
【００２２】
いくつかの実施形態では、この装置は低作用力（ｌｏｗ  ｗｏｒｋ  ｆｏｒｃｅ）カソードをさらに含む。いくつかの実施形態では、低作用力カソードの機能は電子流および／または電子密度の増大化である。いくつかの実施形態では、低作用力カソードはトリウムを含む。
【００２３】
一態様では、軽質ガスを液体に変換するための処理が提供される。代表的な処理としては、変換処理のためにフリーラジカルの生成を利用する処理が挙げられる。いくつかの非限定的な実施形態では、これらの処理は非熱プラズマの利用を含む。非熱プラズマは軽質ガスを改質するために、すなわち合成ガス（Ｈ２およびＣＯ）、ラジカル、エネルギー電子、またはこれらの成分の２つ以上の混合物を生成するために、利用される。特定の実施形態では、プラズマにおいて生成される反応中間体は、炭化水素燃料の分子を直接的に生成するために、変換される。係る実施形態では、存在するガスは液体燃料供給（例えば軽油または他の好適な炭化水素液体など）に迅速に輸送される。特定の実施形態ではフリーラジカルの存在が利用される。フリーラジカルは寿命が短く、液体燃料供給（例えばいくつかの実施形態では、オイルまたはバイオ液体）と反応し、液体燃料供給内に存在する化合物を水素化し、それにより、短い鎖状分子が形成される。特定の実施形態では、非熱プラズマ反応器の利用は、反応器空間における電子密度が最大化されるという利点を有する。
【００２４】
特定的な実施形態では、本明細書で開示の処理により、ハイブリッド燃料における多核芳香族および全芳香族の含有率が小さくなる。例えばいくつかの実施形態では本明細書で開示の処理の結果として、多環芳香族化合物の濃度は、約５重量％より低い濃度、約３重量％より低い濃度、約２重量％より低い濃度、約１重量％より低い濃度、または、約０．１重量％より低い濃度、になる。いくつかの実施形態では、本明細書で開示の処理の結果として、芳香族化合物の濃度は、約３５重量％よりも低い濃度、約３０重量％よりも低い濃度、約２５重量％よりも低い濃度、または、約２０重量％よりも低い濃度、になる。いくつかの実施形態では、本明細書で開示の処理の結果として、多環芳香族化合物は、従来の処理と比較して、最大で２分の１、３分の１、５分の１、または１０分の１となる。追加的に本明細書で開示の処理の結果として、従来の燃料処理と比較して、増加された体積の燃料生成物が生成される。追加的に本明細書で開示の処理により成分の分子組成が変更され、その結果として、比較的より清浄に燃焼し、且つ、温室効果ガスおよび小さい粒子煙のより低い放出を有する、ハイブリッド燃料が生成される。さらに本明細書で開示の処理の結果として、より低い粘度および流動点を有する燃料が生成される。
【００２５】
本明細書で開示の実施形態では、軽質ガスは、メタン、エタン、ブタン、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ、およびＨ２Ｓを含むが、これらに限定されない。
【００２６】
特定の実施形態では、本明細書で開示の処理において使用されるバイオガスは約４０％までのＣＯ２を含む。いくつかの実施形態では、これらの処理は、粘度を低下させるために重油（例えば高硫黄原油）を処理するために有用である。本明細書で開示の処理の最終生成物は、暖房用オイル、軽油、ガソリン（ペトロール）、船舶用燃料、およびジェット燃料を含む。
【００２７】
他の態様では、フリーラジカルの使用を介してメタンおよび他のより低い炭化水素を改質するための処理が開示される。いくつかの実施形態では改質処理は、比較的低いレベルの芳香族化合物および多核芳香族化合物を含む反応生成物を生成するという利点を有する。特定の実施形態では、本明細書で開示の処理の結果として、従来の処理と比較して、芳香族化合物および多核芳香族化合物の形成が低減される。いくつかの非限定的な実施形態では、フリーラジカルの発生は非熱プラズマの使用を通して達成される。
【００２８】
本発明の一態様では、ハイブリッド燃料を作るための処理が開示される。この方法は、生物燃料エマルジョン配合物と液体燃料生成物とを組み合わせて、ハイブリッド燃料を形成するステップを含む。所望によりハイブリッド燃料は、油中水滴処理（ｗａｔｅｒ−ｉｎ−ｏｉｌ  ｐｒｏｃｅｓｓ）において水と組み合わされ得る。さらに所望により、ハイブリッド燃料は酸素化添加剤および添加剤パッケージと組み合わせされ得る。
【００２９】
本発明の他の態様では、生物燃料エマルジョンを作るためのハイブリッド燃料を作るための処理は、オイルと、アルコールと、所望により乳化剤と、を組み合わせることを含む。混合物は高圧にさらされた後、膨張チャンバに通される。膨張チャンバは混合物を均質化する。次に混合物は少なくとも部分的に酸化され、その結果として、生物燃料エマルジョンが生成される。
【００３０】
本発明のさらなる態様では、液体燃料生成物を作るための処理は、軽質ガスと、液体燃料供給と、所望により、水と、触媒と、乳化剤と、を混合物へと組み合わせることを含む。混合物が反応容器内で反応されると、蒸気形態における少なくとも１つの変更された燃料生成物が生成される。この方法は所望により、変更された蒸気生成物を気相触媒反応器内で反応させ、蒸気質生成物を液体燃料生成物へと凝縮させることを含む。
【００３１】
本発明の他の態様では、ハイブリッド燃料が開示される。ハイブリッド燃料の実施形態は生物燃料エマルジョンおよび液体燃料生成物の配合物を含む。ハイブリッド燃料の実現形態は、水、酸素化添加剤、および他の添加剤パッケージと組み合わされ得る。
【００３２】
一態様では本明細書で記載の処理は超臨界ホモジナイザ反応の結果としてフリーラジカルを形成し、それにより、従来のバイオディーゼル処理を介して形成された生成物と同様に、脂肪酸エチルエステル（ＦＡＥＥ）およびグリセロールが形成される。グリセロールは取り出されてグリセロールのエーテルへと処理され、次にグリセロールのエーテルがエマルジョンに追加され、その結果として、流動点は低くなり、生成物の粘度は小さくなる。
【００３３】
特定の理論により拘束されることを希望するものではないが、生物燃料を含むハイブリッド燃料を準備するための本明細書で記載の処理は、エネルギー的に好ましい。さらにテスト結果は、ハイブリッド燃料混合物の密度が全体的に低下し、それにより、炭化水素への芳香族化合物の全体的に有利な水素化が発生した（すなわち、この処理により普通ならば望ましくない芳香族が有益な燃料原料へと変換された）ことについての確実な証拠が提供されることが示された。
【００３４】
一態様では、原料を作るための処理が開示される。この処理は、炭素質原料をハイドロメタネーション反応器に供給することと、炭素質原料を触媒および蒸気が存在する中で反応させ、それにより複数のガスを生成することと、を含む。いくつかの実施形態では、炭素質原料は、石炭、バイオマス、石油、コークス、またはこれらの混合物である。いくつかの実施形態では触媒はアルカリ金属である。いくつかの実施形態では反応ステップは、高温、高圧、または高温・高圧で行われる。
【００３５】
本発明の様々な実施形態に関するより完全な理解のために、ここで、以下に添付する図面と組み合わせて、以下の説明を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド燃料を生成するための統合化された処理を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る生物燃料エマルジョンを生成するための処理を示す図である。
【図３Ａ】本発明の一実施形態に係る液体燃料生成物を生成するための処理を示す図である。
【図３Ｂ】本発明の一実施形態に係る液体燃料生成物を生成するための処理を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るハイブリッド燃料を生成するためのさらなる処理を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る水・オイル配合生成物を生成するための処理を示す図である。
【図６】添加剤パッケージ混合処理を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る重油からハイブリッド燃料原料を生成するための処理を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態に係る炭質物質からハイブリッド燃料原料を生成するためのさらなる処理を示す図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態に係る液体燃料生成物を生成するための反応器構成を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態に係る液体燃料生成物を生成するための反応器構成を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の一実施形態に係る液体燃料生成物を生成するための反応器構成を示す図である。
【図９Ｄ】本発明の一実施形態に係る液体燃料生成物を生成するための反応器構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
「バイオガス」という用語は、有機物の生物学的分解により生成されるあらゆる非不活性ガスを含むものとして本明細書では使用される。バイオガスの非限定的な例としては、水素、メタン、および一酸化炭素が挙げられる。本明細書で使用されるバイオガスは、エタンおよびエチレンなどのガス状石油ベース生成物の他にも、木材チップ、穀物、草、葉、その他などの農業廃棄物の腐敗生成物も含む。「バイオガス」という用語は、本明細書では、他の供給源から得られる同じガスを含むものとしても使用される。他の例としては、「炭層メタン」、「炭鉱メタン」、および「廃止炭鉱メタン」として知られる、石炭に関連するメタンが挙げられる。いくつかの実施形態では係るメタンはバクテリア活性または熱により導出される。
【００３８】
「天然ガス」という用語は、本明細書では、主にメタンから形成された物質の集合体を意味することを意図するものであるが、エタン、プロパン、ブタン、およびペンタンも含み得る。天然ガスの組成は、広く変動し得（例えば個別的または全体的に約７０％〜１００％または約７０％〜約９０％のメタン、約５％〜１５％のエタン、約５％までまたは約２０％までのプロパンまたはブタン）、二酸化炭素、酸素、水、窒素、硫化水素、希ガス（例えばアルゴン、ヘリウム、ネオン、およびキセノン）を含み得る。
【００３９】
本明細書で使用される「軽質ガス」という用語は、二酸化炭素と、少なくとも２つの炭素を含む炭化水素（例えばメタン、エタン、プロパン、エタノール、メタノール、メタノール、およびこれらのうちの２つ以上の組合せ）と、を含むガスを意味することを意図するものである。いくつかの実施形態では水も含まれ得る。
【００４０】
本明細書で使用される「生物燃料」と言う用語は一般に、動物、植物、および／または生体物質から作られた液体燃料を指す。
【００４１】
本発明の一態様では、ハイブリッド燃料と、ハイブリッド燃料を作る方法と、が開示される。本明細書で使用される「ハイブリッド燃料」と言う用語は一般に、容易に利用可能な軽質ガス（以下でより詳細に説明する）、炭化水素留分、生物燃料、水、および様々な添加剤パッケージのうちの任意の１つまたは複数を使用する「ドロップイン」燃料調合物を含む多数の可能な燃料の調合物または配合物のうちの任意の１つを指す。いくつかの実施形態ではハイブリッド燃料は、軽質ガスおよび液体燃料供給（例えば天然ガスおよび軽油）の組み合わせに起因する燃料生成物を含む。ドロップイン燃料は、ドロップイン燃料により置き換えられる従来の燃料に対して相互交換可能性および互換性を有する燃料である。ドロップイン燃料は、暖房システム、燃焼器システム、エンジンまたはジェット燃料システムの改造を、または、ドロップイン燃料が使用される燃料分配ネットワークの変更を、必要としない。ドロップイン燃料は、「そのまま」での使用も可能であり、または、ドロップイン燃料により置き換えられる従来の燃料との配合も可能である。
【００４２】
本明細書で使用される「エネルギー電子」は、ガス状分子の分解（例えば分離またはイオン化によるメタンまたは天然ガスの分解）に関与する能力を有するよう、高い電子エネルギーを有する電子を指す。エネルギー電子は、別様に熱力学的に望ましくない反応が発生することを可能にする（非熱プラズマの使用を含むがこれに限定されない）本明細書で開示する処理の一部である。いくつかの非限定的な実施形態ではエネルギー電子は、約１〜１０ｅＶの、約５ｅＶより大きい、約６．５ｅＶより大きい、または約１０ｅＶよりもさらに大きい、電子エネルギーを有する。いくつかの実施形態では十分な個数のエネルギー電子または高エネルギー電子が電子崩壊とよばれる現象に関与する。係る現象では２次電子が生成される。特定的な状況ではメタンから形成されたラジカル上のフラグメンテーションパターンは電子エネルギー分布関数（ＥＥＤＦ）に部分的に依存する。
【００４３】
ハイブリッド燃料を作るための処理の実施形態は、柔軟性および十分な統合化を示し、手元にある利用可能な原料に、ならびに、所望のハイブリッド燃料の種類に、容易に適応されることが可能である。例えばこれらの処理の実施形態は、暖房用オイル、軽油、ガソリン、船舶燃料、およびジェット燃料（例えばＪｅｔ  Ａ、ＪＰ−８、ＪＰ−５、その他）のうちの任意の１つまたは複数に対するドロップイン交換品を生成するよう適応され得る。同様に、これらの処理の実施形態は、様々な原料（例えば、植物油、動物由来脂肪、アルコール、天然ガス、ＣＯ２、重油、軽油、バイオディーゼル、および、バイオマス、石炭、コークス、および他の物質のガス化から作られた製品）を受け入れるよう適応され得る。本明細書で開示の統合化された処理は、燃料可用性の経済的側面を最大化し、且つ、暖房、輸送（例えば車両、船舶、ジェット、その他）の要件を含む複数の燃料使用の要件を満足する、柔軟な動作を提供する。本明細書に開示の処理は、制限された天然ガスを保有する遠隔地を含む多数の場所に適用可能であり、トラックまたは平底荷船により設備を移動させるにあたり好適である。さらにこれらの処理は、比較的低い用役消費量（例えば水）を有し、実装するにあたって比較的低い資本コストを伴う。
【００４４】
上述のように、および以下でより詳細に説明するように、本発明の実施形態は、ハイブリッド燃料を生成するための高度に統合化された処理を提供する。高度に統合化されたプラントは、個々の処理のための原料の多数が「内部的に供給」されるため、原料の価格および可用性に影響されにくい。すなわち、１つのサブ処理の１次生成物または副生成物が他のサブ処理に対して供給される。このように処理の外部から購入されるべき原料が少量ですむため、原料供給の不安定さにさらされる度合いは小さくなる。
【００４５】
さらに処理全体の性能は高度な処理統合化により向上する。高度に統合化された処理の柔軟性は、利用可能な原料および所望のハイブリッド燃料生成物に対応するために、サブ処理の処理順序の変更を可能にする。同様にこの処理は、代替的なハイブリッド燃料生成物の製造に対応することにより、変化する生成物要求および生成物の経済的側面に適応することが可能である。普通なら廃棄されることが要求されるであろう特定のサブ処理の副産物が他のサブ処理のための原料として使用可能であるため、環境的性能も向上する。このことにより、廃棄コストの他にも原料そのもののコストも回避されるため、運用コストも小さくなる。さらに多くの場合、統合化プラント全体に対する資本的経費も、個々のサブ処理が独立的に構築された場合に発生するであろう資本的経費よりも、低くなる。同様に、１つのサブ処理から他のサブ処理へと材料を発想することにより発生するであろう輸送コストも、統合化された処理では回避される。
【００４６】
一態様では、本明細書に開示の処理は、軽質ガスからフリーラジカルを形成することと、ハイブリッド燃料を生成するために後続の処理においてフリーラジカルを利用することと、を含む。本明細書で開示の処理は、２つの別個のステップ、―すなわち、軽質ガスを分離する第１のステップと、さらなる処理ステップを起動するために再び高温高圧でフリーラジカルを作る第２の後続ステップと、を必要とする従来の処理に対する利点を示す。本明細書で開示の処理はこれら２つの別個のステップに対する必要性を制限し、それにより精製器およびユーザに対して顕著な利点（例えば低エネルギー消費）が提供される。本明細書で開示の代表的な実施形態では、最初のステップで生成されるフリーラジカルは、オイルおよび他の燃料供給液体の精製のための処理において直接的に利用される。さらにフリーラジカルは他の処理における使用のために利用可能である。本明細書で開示の処理は、フリーラジカルが存在する時間内における、蒸気相のフリーラジカルおよび後続の液体燃料供給（例えば、液体またはオイルの液相）との密接な（すなわち短期の）接触を組み込む。
【００４７】
他の態様では、炭素を、水素を、酸素を、または、炭素、水素、および酸素のうちの２つ以上の混合物を、含むフリーラジカルが軽質ガスの改質のための処理において作られる。いくつかの実施形態では改質処理は、乾燥改質（ＣＯ２＋ＣＨ４）、蒸気改質、部分酸化、またはメチルラジカルの形成である。いくつかの実施形態では軽質ガスを改質する処理は、非熱（非平衡）プラズマの存在において実施される。いくつかの実施形態では、非熱プラズマを使用して軽質ガスを改質する処理は大気圧で行われる。他の実施形態では、非熱プラズマを使用して軽質ガスを改質する処理は大気圧を越える圧力で行われる。例えばいくつかの実施形態では、この処理は約０．１気圧〜約５気圧の範囲の圧力で行われる。いくつかの実施形態では、この処理は約５気圧までの圧力で行われる。いくつかの実施形態では、この処理は約１００トールの圧力で行われる。他の実施形態では改質処理は、超音波励起、回転盤、均質化、ＵＶ光源、放射、またはこれらの処理のうちの２つ以上の組み合わせにより生じた高い剪断条件下で実施される。いくつかの実施形態では、放射は電子放射、または粒子放射（カンマ線）、またはこれらの組み合わせである。一実施形態では、放射源はトリウムである。
【００４８】
従来の高温・高圧処理では、フリーラジカルは改質処理の間に形成される。フリーラジカルが非熱（非平衡）プラズマを使用して形成され得ることが主張される。エネルギー消費量は、より低い。同様に、引き続き行われる高温における液体の水処理によりフリーラジカルが形成され、それにより連鎖反応が生じる。合成ガスをフリーラジカルとともに中性に戻した後にフリーラジカル状態を再び作ることはエネルギー的に非効率的であることが主張される。この処理では、引き続き生じる連鎖反応を生じさせるために、プラズマ動作の間に形成されるフリーラジカルが利用される。同様に非熱反応器を使用するプロセスは合成ガスまたはメチルラジカルを標準状態に戻す。
【００４９】
いくつかの実施形態では本明細書で開示の処理は触媒の使用を含む。係る触媒は、ガスシフト反応の他にも、炭化水素の再配列も支援する。代表的な触媒としては、金属、ナノ粒子、ワイヤ、担持触媒、および可溶性触媒が挙げられるが、これらに限定されない。例えば本明細書で使用される「ナノスフェア」または「ナノ触媒」は、平均直径が１ｎｍ〜１μｍの範囲となるような触媒を指す。いくつかの実施形態では触媒は油溶性触媒（ナノ触媒としても知らされる）である。係る触媒は良好に分散してオイル処理の間に沈殿することがない。いくつかの実施形態では触媒は、２官能性触媒（例えば、無機塩基と、鉄、クロム、モリブデン、またはコバルトなどの遷移金属を含む触媒と、を含む触媒）である。特定の実施形態では、約０．０３重量％〜約１５重量％のレベルの触媒が反応処理に存在する。いくつかの実施形態では約１％のレベルの触媒が存在する。１つの非限定的な代表的実施形態では反応物質混合物に導入された可溶性触媒の濃度は、液体オイルの約５０ｐｐｍ、もしくは約１００ｐｐｍであるか、または約５０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍの範囲内である。いくつかの実施形態では少なくとも約５０ｐｐｍのレベルの触媒が存在する。いくつかの実施形態では約５０ｐｐｍ〜約１００ｐｐｍの範囲のレベルの触媒が存在する。いくつかの実施形態では、の範囲のレベルの触媒が存在する。
【００５０】
いくつかの実施形態では触媒は有機金属化合物である。代表的な有機金属化合物は、遷移金属、遷移金属を含む化合物、またはこれらの混合物を含む。触媒化合物に含まれる代表的な遷移金属としては、元素周期表におけるＶ族、ＶＩ族、およびＶＩＩＩ族の元素から選択される触媒が挙げられる。特定の実施形態では触媒の遷移金属は、バナジウム、モリブデン、鉄、コバルト、ニッケル、アルミニウム、クロム、タングステン、マンガンのうちの１つまたは複数である。いくつかの実施形態では触媒はナフテン酸金属塩、硫酸エチル、または多金属アニオンのアンモニウム塩である。一実施形態では触媒は、有機モリブデン錯体（例えばＭＯＬＹＶＡＷＭ  ８５５  （Ｒ．Ｔ．  Ｖａｎｄｅｒｂｉｌｔ  Ｃｏｍｐａｎｙ，  Ｉｎｃ．  ｏｆ  Ｎｏｒｗａｌｋ，  Ｃｏｎｎ．，  ＣＡＳ  Ｒｅｇ．  Ｎｏ．  ６４７４２−５２−５）、約７％〜約１５％のモリブデンを含む有機アミドの有機モリブデン錯体である。他の実施形態では触媒は、ＨＥＸＣＥＭ（Ｍｏｏｎｅｙ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ，  Ｉｎｃ．，  Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，  Ｏｈｉｏ、約１５％のモリブデン２−ヘキサン酸エチルを含む）、または、約５０〜５１％のコバルトと、２０％のクロムと、約１５％のタングステンと、約１０％のニッケルと、約３％までの鉄と、１．５％マンガンと、を含むＨ２５／Ｌ６０５（Ａｌｔｅｍｐ  Ａｌｌｏｙｓ，  Ｏｒａｎｇｅ  Ｃａｌｉｆ．）であるバイメタルワイヤ、シェービングもしくは粉末触媒である。
【００５１】
さらなる実施形態では、他の好適な触媒は、比較的高い添加のモリブデンを有する一方でオイルに対する高い可溶性を有する化合物を含む。いくつかの実施形態では、触媒は潤滑性を燃料に付与する。これは超低硫黄軽油製品に対して必要である。いくつかの実施形態では有機金属化合物は、潤滑性を液体燃料生成物に加える他にも、触媒として機能し、それにより最終的なハイブリッド燃料生成物に対してさらなる潤滑性添加剤を加える必要性が回避される。本明細書で開示の処理に対して有用である他の有機金属化合物は、Ｋｈａｎらに付与された米国特許第７，７９０，０１８号およびＣｏｕｐｌａｎｄらに付与された米国特許第４，２４８，７２０号に開示された有機金属化合物である。
【００５２】
いくつかの実施形態では、遷移金属触媒は単一の遷移金属であるか、または金属塩、純金属、または金属合金のいずれかとして複数の遷移金属の組み合わせであり、いくつかの実施形態では、遷移金属以外の金属と組み合わせて使用される。本発明において使用されるための好適な触媒は金属および金属合金である。いくつかの実施形態では、２３〜７９の範囲の原子番号を有する遷移金属が用いられ、他の実施形態では、２４〜７４の範囲の原子番号を有する遷移金属がより用いられる。いくつかの実施形態ではコバルト、ニッケル、タングステン、鉄、およびこれらの組み合わせが、触媒化合物のための金属として用いられる。含まれることが可能な追加的な金属の非限定的な例としてはアルミニウムが挙げられる。いくつかの実施形態では、遷移金属（単数または複数）が、アルミニウムなどの他の金属とともに、鉄フレームにより支持される。いくつかの実施形態では金属フレームはバスケットであるか、またはベッド内である。いくつかの実施形態では触媒は電極の表面上に堆積される。多様な形態の鉄がフレーム材料として使用され得る。非限定的な例としては銑鉄、ねずみ鋳鉄、およびダクタイル鋳鉄が挙げられる。特定の実施形態では金属巻線は、例えばいくつかの実施形態では目の粗いメッシュ状の網状組織の形態にある鉄フレーム上に支持される。ねずみ鋳鉄鋳物は、例えば、２．７５〜４．００パーセントの全炭素と、０．７５〜３．００パーセントのシリコンと、０．２５〜１．５０パーセントのマンガンと、０．０２〜０．２０パーセントの硫黄と、０．０２〜０．７５パーセントのリンと、を含む。さらにいくつかの実施形態では、以下の合金化要素、すなわちモリブデンと、銅と、ニッケルと、バナジウムと、チタンと、スズと、アンチモンと、クロムと、のうちの１つまたは複数が変動する量で存在する。いくつかの実施形態では窒素は一般に、約２０〜約９２ｐｐｍの範囲で存在する。
【００５３】
化学反応の速度および程度は、反応速度論および熱力学の法則により制限される。反応速度は、時間、温度、および圧力を含む多数の要因に依存する。触媒反応の場合、反応物と触媒との接触時間と、触媒がさらなる反応物に触媒作用を及ぼすことが可能となるよう、反応された生成物が触媒の表面から取り除かれるための時間と、という追加的な速度制約要因が存在する。
【００５４】
いくつかの実施形態では、軽質ガスと液体燃料供給とを組み合わせるための処理は、約１００℃〜約８５０℃の温度で行われる。いくつかの実施形態では、この処理は室温で行われる。いくつかの実施形態では、この処理は、約２００℃〜約５００℃の温度で、約５００℃〜約７００℃の温度で、または、約７００℃〜約８５０℃の温度で、で行われる。他の実施形態では、この処理は約３００℃〜約５００℃の温度で実施される。いくつかの実施形態では、ガスおよび液体燃料供給は加熱される。温度は反応処理を支援するよう制御される。
【００５５】
いくつかの実施形態では、この処理は、１気圧を越える圧力で行われる。いくつかの実施形態では、この処理は大気圧で行われる。特定の実施形態では、この処理は約０．１気圧〜約５気圧の範囲の正圧で行われる。いくつかの実施形態では、この処理はわずか５気圧の圧力で行われる。特定の実施形態（例えばマイクロプラズマ反応器）では、この処理は約１００トールまでの圧力で行われる。いくつかの実施形態では、圧力は約１２００ポンド／平方インチ〜約３０００ポンド／平方インチの範囲である。
【００５６】
いくつかの実施形態では、軽質ガスおよび液体燃料供給の組み合わせから生物燃料を生成するための処理は、液体／気相または蒸気／気相処理である。
【００５７】
いくつかの実施形態では天然ガスを改質するための装置または生物燃料を生成するための装置は非熱プラズマ反応器である。非熱プラズマ反応器の非限定的な例としては、グライディングアーク、渦流アーク、分散放電、マイクロチャンネル放電、および誘電体バリアが挙げられる。いくつかの実施形態では、この装置または反応器は放射線源を含む。代表的放射線源はトリウムを含むが、これに限定されない。いくつかの実施形態では、この装置または反応器は電子流を増加させるために低作用力物質を含む。いくつかの実施形態では、この装置または反応器は磁界を含む。
【００５８】
フリーラジカルを生成するための装置は、非熱プラズマ反応器と、高剪断反応器と、電子または粒子ビーム反応器と、ハイブリッドシステムと、を含むが、これらに限定されない。非熱プラズマ反応器は、その内部において電子が励起され、フリーラジカルが比較的低い温度条件で生成される非熱プラズマ反応器を含む。いくつかの実施形態では非熱プラズマ反応器は、電界を形成するために外部電源を利用する。印加される電圧は、いくつかの実施形態では、ＤＣであり、その一方、他の実施形態では、高周波である。代表的な非熱プラズマ反応器としては、グライディングアーク反応器、マイクロプラズマ反応器、ホモジナイザ、高剪断反応器、が挙げられるが、これらに限定されない。さらなる非限定的な実施形態では非熱プラズマ反応器は、渦流発生器、マイクロプラズマ発生器、遠心分離、高周波数、マイクロ波、およびソニック励起を有する回転円盤を含む。高剪断反応器の非限定的な例としては、ホモジナイザ反応器、超音波反応器、キャビテーション反応器、高エネルギー混合装置、および触媒遠心分離反応器が挙げられる。代表的な電子または粒子ビーム・フリーラジカル発生器としては、高エネルギー電子発生器および放射線源が挙げられるが、これらに限定されない。例えば一実施形態では、放射線源は、アルファ粒子を発生させるトリウムなどの物質である。
【００５９】
いくつかの実施形態では反応器はマイクロプラズマ反応器である。マイクロプラズマは１ミリメートル未満の幾何学的形状を有するプラズマ反応器である。マイクロプラズマは高い電子密度および比較的高い割合のエネルギー（＞２０ｅＶ）電子を有する。これらは、理論上、化学反応を効率的に促進する能力を有する。本明細書で利用されるマイクロプラズマ反応器は、非熱プラズマを用いて動作し、直流電流またはパルスＤＣ電源装置（＜８０ｋＨｚ）のいずれかを使用して、点火される。１つの特定の実施形態では、この装置は細長いトレンチを有するマイクロホローカソード放電（ＭＨＣＤ）である。
【００６０】
天然ガスを改質することからラジカルを作るためにマイクロプラズマ技術を使用することは、より高い電子およびフリーラジカルの密度を提供する。このことは、理論的には、全体的な効率を向上させるはずである。少なくとも１つの寸法が１ｍｍより小さい領域に閉じ込められたプラズマはマイクロプラズマを画成する。マイクロプラズマは、従来の大型プラズマ化学システムと比較すると、はるかに高い出力密度（１ｋＷ／ｃｍ３を越える）と、より高い電子密度（１０１５ｃｍ−３を越える）と、より高い表面対体積比と、を有する。高い表面対体積比は、卓越した熱管理および混合特性を与える。それにより、均質で等温の反応体積が維持される。これらのマイクロプラズマ特性は炭化水素改質用途に対する処理上の利点を提供する。大気圧付近で動作させることにより、設備要件が最小化され、全体的な運用システムが簡略化される。
【００６１】
従来の反応器では、反応物質および触媒の接触時間は、多くの場合、化学反応に関与する成分間の接触を提供する混合により、制御される。化学反応を加速するために混合および混合装置の使用を最大化することを目指して、様々な革新が、これまでになされてきた。高剪断および高エネルギー混合装置が化学反応の速度を高めるために提案されてきた。他の装置も、化学反応物質の反応を加速するために提案されてきた。例えば流体力学的キャビテーションが化学反応を加速するための方法として提案されてきた。流体力学的キャビテーションは、相変化と、温度および圧力の急速な上昇と、を伴う。流動する流体の速度に起因して圧力変動が生じると、化学反応は加速される。
【００６２】
一般に高剪断反応器は、乳化剤混合機、分散混合機、または音波ユニット（ｓｏｎｉｃ  ｕｎｉｔ）とも呼ばれる。特定の反応器および処理の実現形態は、他の要素の中でもともわけ、原料のスケール、コスト、品質、および量の考慮を含むであろう。ホモジナイザ反応器は、本明細書で開示の処理に対して有用な１種類の構成である。
【００６３】
特定の理論に限定されることを望むものではないが、高剪断混合のレベルまたは度合いは、質量移動の速度を増加させるに十分であり、普通であればギブス自由エネルギーの予測に基づいて生じないと期待されるであろう反応が生じることを可能にする局部的で非理想的な状態を作り得ると考えられる。局所的で非理想的な状態が高剪断装置内で生じ、その結果として高温・高圧が生じ、最も顕著な増加は局所的圧力内で生じると考えられる。高剪断装置内での圧力および温度の増加は瞬間に且つ局所的に生じるものであり、高剪断装置から出た後、ただちにバルクシステム状態または平均システム状態へと迅速に戻る。いくつかの場合では、高剪断混合装置は、十分な強度のキャビテーションが、反応物質のうちの１つまたは複数をフリーラジカルへと分離させるよう、誘導する。このことにより、化学反応が強められるか、または、普通であれば要求されたであろうあまり厳しくない状態での反応の発生が可能になる。キャビテーションは、局所乱流および液体微小循環（音響ストリーミング）を生成することにより、輸送処理の速度も向上させ得る。化学／物理処理におけるキャビテーション現象の応用例に関する概要は、Ｇｏｇａｔｅら、”Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ：  Ａ  ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  ｏｎ  ｔｈｅ  ｈｏｒｉｚｏｎ，”  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ９１  （Ｎｏ．  １）：  ３５−４６  （２００６）で提供されている。本システムおよび方法の特定の実施形態に係る高剪断混合装置は、反応の最適化のために反応物質を分離させるにあたり効果的なキャビテーション状態であると考えられる状態の下で、動作される。特定の事例ではこの状態は、炭化水素を機械的に分解および／または抽出するにあたり効果的である。さらにこの状態は、炭化水素鎖を機械的に均質化しそれにより液体炭化水素生成物を生成することに対して効果的であり得る。
【００６４】
いくつかの実施形態では、先端部スピード（したがって剪断速度）は、微細なマイクロエマルジョンを達成することにおいて重要な要因である。１つの特定の実施形態において、ＳＵＰＥＲ  ＤＩＳＰＡＸ  ＲＥＡＣＴＯＲでは、極度に高い剪断速度と、微細発生器幾何学的形状と、が高エネルギー分散を作るために組み合わされている。高い先端部スピードのために、所望の結果を達成するために、２つの段階のみが、多くの場合、必要とされる。いくつかの実施形態では１０，０００ｆｐｍを越える先端部スピードが達成される。
【００６５】
高剪断ミキサおよび高剪断ミルなどの高剪断高剪断装置（ＨＳＤ）は一般に、流体を混合させる能力に基づいていくつかの等級に分類される。混合とは流体内の均質な化学種または粒子のサイズを低減することである。混合の度合いまたは完全さのための１つの測定基準は、混合装置が流体を混乱させる単位体積あたりのエネルギー密度である。これらの等級は供給されるエネルギー密度に基づいて区別される。粒子または泡サイズが０〜５０ｆｌｍの範囲となる混合物またはエマルジョンを一貫して生成するにあたっての十分なエネルギー密度を有する工業用ミキサには３つの等級が存在する。
【００６６】
均質化バルブシステムは通常、高エネルギー装置として分類される。処理対象の流体は、非常に高い圧力下で間隙が狭いバルブを通して低圧環境へとポンプ圧送される。バルブの両端の圧力勾配、その結果として生じる乱流およびキャビテーションは、流体中のあらゆる粒子を分裂させるよう作用する。いくつかの実施形態では、これらのバルブシステムにより約０．０１ｆｌｍ〜約１ｆｌｍの範囲の平均粒子サイズがもたらされる。このスペクトルの他方の端部では、低エネルギー装置として分類される高剪断ミキサシステムが存在する。これらのシステムは通常、処理対象の流体のタンクにおいて高速で回転するパドルまたは流体ロータを有する。係る流体は、多くの一般的な用途においては、食品製品である。これらのシステムは通常、平均サイズが２０ミクロンより大きい粒子、小滴、または泡が処理対象の流体において許容可能である場合に、使用される。
【００６７】
非熱プラズマ反応器のいくつかの実施形態では、水素を含有するガス（例えば合成ガス）がチャンバ内に存在する状態で、重炭化水素の不均質な媒体が、この媒体に対して熱非平衡の他にも空間的に不均質な状態を作るために、同時に電子ビームおよび電子放電界の両方に曝露される。係る二重の曝露は、通常は分解のために必要とされる高温および高圧を用いなくても分解方法が進行し、それにより、エネルギー消費と、所望の出力生成物と併せての不純物の生成と、が低減されることを可能にする。
【００６８】
他の実施形態では、電子ビーム（ＥＢ）などの自己持続しない放電が、非常に高強度の外部電離化装置により発生する。高強度の電界がガスに対して付加され、次にガスがＥＢに曝露されるため、ＥＢにより生成される電子の個数が増加され、放電が作られる。この放電により、化学的に活性な粒子が生成される。均質な媒体におけるこれらの放電の多数の応用が（例えばガスレーザの活性化のために）周知である。例えば、均質ガス中でＥＢにより支持される放電の化学活性は、  Ｙ  Ｎ  Ｎｏｖｏｓｅｌｏｖ，  Ｖ  Ｖ  Ｒｙｚｈｏｖ，  Ａ  Ｉ  Ｓｕｓｌｏｖ／／Ｌｅｔｔｅｒｓ  ｉｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  １９９８．  ｖ．  ２４．  Ｎｏ．  １９；  ｐ．  ４１で記載されている。
【００６９】
同様に、ガスを含有する非熱プラズマゾーンへのガンマ線の注入は、プラズマの安定性を改善し、フリーラジカルの形成の起動を支援すると考えられる。４ＭＥＶのガンマ線が、トリウム含有物質からの放射から生成され得る。
【００７０】
図１では、本発明の一実施形態にしたがってハイブリッド燃料１２０を生成するための統合化された処理１００の概略が示されている。処理１００は多様なサブ処理を含む。これらのサブ処理のうちの各サブ処理については、以下でより詳細に説明する。図１は、これらのサブ処理が実行される代表的な順序（単実線により示される）について示す。しかし処理１００は柔軟であり、これらのサブ処理の順序は、使用される特定の原料と、所望のハイブリッド燃料１２０と、にしたがって変動し得る。実際にはいくつかの実施形態で、これらのサブ処理のうちの１つまたは複数が省略される場合もある。係る態様は二重破線により表される。図１では、以下でより詳細に説明する暖房用オイル１１８のためのドロップイン交換品を生成するための処理１００の代表的な実現形態も示されている（二重実線）。
【００７１】
処理１００は、生物燃料エマルジョン生成物を生成するための生物燃料エマルジョン処理１０２（以下でより詳細に説明する）と、液体燃料製品を生成するための液体燃料処理１０４（以下でより詳細に説明する）と、を含む。処理１００は混合処理１０６も含み、混合処理１０６において液体燃料生成物が生物燃料エマルジョンと混合される。処理１００は、生物燃料エマルジョン、液体燃料、および／またはこれら２つの混合生成物の使用に基づいて水−油系エマルジョンを作るための水／燃料混合処理１０８をさらに含む。処理１００は、処理１００において生成されたあらゆる中間生成物に対して酸素化するための酸素化添加剤混合処理１１０をさらに含む。処理１００は、使用される原料および／または所望のハイブリッド燃料１２０に応じて添加剤パッケージを追加するための添加物パッケージ混合処理１１２も含む。添加剤パッケージについては以下でより詳細に説明する。
【００７２】
上述のように、処理１００の代表的な実現形態は、暖房用オイル生成物１１８を生成するための処理１１４を含む。一実施形態では、生物燃料エマルジョン処理１０２の生成物が直接的に暖房用オイル生成物１１８として使用される。他の実施形態（図示せず）ではおよそ５〜２０％の、またはいくつかの実施形態では約１０％の、生物燃料エマルジョンが石油ベースの軽油と配合され、それにより交通燃料が作られる。さらに他の実施形態では生物燃料エマルジョン生成物が添加物パッケージ混合処理１１６に供給され、それにより暖房用オイル生成物１１８が生成される。添加物パッケージ混合処理１１６は処理１１２と同等であり、ここでは例示を簡略化するために別個のものとして示してある。さらに処理１０２からの生物燃料エマルジョン中間生成物と、処理１０４からの液体燃料中間生成物と、が混合処理１０６において混合された後、さらに、処理１１６において添加剤パッケージと組み合わされる前に、処理１０８において水と組み合わされ、その結果として、暖房用オイル生成物１１８が生成される。上述のように、処理１１４は単に、統合化された処理１００の柔軟性を例示することを旨とするものであり、他のサブ処理の組み合わせも本発明の範囲に含まれる。
【００７３】
図２は生物燃料エマルジョン処理２００の概略である。統合化された処理１００の実施形態では、処理２００は、生物燃料エマルジョン処理１０２として使用され得る。処理２００は、オイル２０２、乳化剤２０４、およびアルコール２０６を遠心圧縮機２０８に供給し、遠心圧縮機２０８は、これらの供給物を混合し、反応器２１０へと供給するために混合物の圧力を上昇させる。いくつかの実現形態では反応器２１０は、混合物に高圧（例えば約８０００ポンド／平方インチまでの圧力）を加える超臨界反応器である。反応器２１０からの中間生成物は膨張容器２１２に供給される。高い度合いの混合および均質化を提供するために混合物がプレートと衝突するとき膨張容器は混合物の圧力を低下させ、混合物の成分を小さい粒子（いくつかの実施形態では、数百ナノメートルのオーダー）に分解し、このようにして安定したエマルジョンの形成が支援される。
【００７４】
いくつかの代替的な実施形態では、脂肪酸エチルエステル（ＦＡＥＥ）およびグリセロール２２４が処理２００の副生成物として生成される。特定の実施形態では、グリセロールはグリコールエーテルへとさらに処理される。グリコールエーテルは、添加剤（例えば２１８）として、処理２００に戻され得る。添加剤として使用されると、グリコールエーテルは、結果的に生成される生物燃料エマルジョン２２２の粘度および流動点を低下させる。反応器２１０からの超臨界圧力および急速な膨張の作用により高剪断環境が作られ、高剪断環境によりフリーラジカルが形成され、次にフリーラジカルがＦＡＥＥおよびグリセロールの形成に参加するものと理論化される。したがってＦＡＥＥおよびグリセロールを含有する燃料は暖房上の価値を増加させた。さらに、本明細書で記載の燃料に含水エタノールを含めることにより、生成物および追加的な含水量内に安定した水が存在することが可能になる。
【００７５】
乳化された中間生成物は酸化反応器２１４を通される。いくつかの実装では、酸素を含有するガスが乳化された中間生成物を通して泡立たせられる。これは、所望により、高温で行われ得る。このことが行われるとき、乳化された中間生成物中の成分が酸化されると考えられる（例えばエタノール）。乳化された中間生成物の少なくとも一部を酸化することにより、反応器２１４は最終的な生物燃料エマルジョン２２２の引火点を上昇させる。酸化された中間生成物は、添加剤ミキサ２２０を介して添加剤パッケージ２１８とともに処理するために、格納容器２１６内に保持され、それにより生物燃料エマルジョン生成物２２２が生成される。添加剤パッケージの追加は省略可能であり、特定の実現形態では省略される。いくつかの実施形態では添加剤パッケージは、非鉱物原油原料から生成された生物燃料の悪臭の割合を低下させるための酸化安定剤を含む。上述のように、いくつかの実施形態では、添加剤パッケージはグリコールエーテルも含む。
【００７６】
いくつかの実施形態では、処理２００の原料として使用されるオイル２０２は、植物油、動物性脂肪、および／または、加水熱分解（例えば熱的解重合）により生成されたオイルを含む。したがって供給源の具体例としては、アマナズナ、椰子、大豆、トウモロコシ、菜種、ヤトロファ、および、様々な畜産操業から出た動物性脂肪および廃棄物が挙げられる。特定の実施形態では、アルコール２０６は、一価アルコール、二価アルコール、三価アルコール、多価アルコール、および／またはＣ１〜Ｃ４アルコールのうちのいずれか１つである。一方、代表的な乳化剤２０４としては、非イオン性、イオンもしくは部分的イオン性、アニオン性、両性、カチオン性、および極性イオン性の界面活性剤などの様々な種類の表面活性剤のうちのいずれか１つまたは複数が挙げられるが、これらに限定されない。例えば、２００９年９月１８日に出願されたＢｉｏｆｕｅｌ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇ  ａ  Ｂｉｏｆｕｅｌを発明の名称とする米国特許公開第２０１０／００３７５１３号（参照することにより本願にその全体が援用される）に記載の界面活性剤のいずれもが乳化剤２０４として使用され得る。
【００７７】
処理１００の１つの代表的な実現形態では、２００９年１月２２日に出願された米国特許公開第２００９／０１８５９６３号（本明細書に参照することによりその全体が援用される）に記載の技術が処理２００に対して使用される。
【００７８】
処理１００の他の代表的な実現形態では、２００７年８月３１日に出願されたＭｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎ  Ｆｕｅｌ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｕｅｌを発明の名称とする米国特許公開第２０１０／０１８６２８８号（本明細書に参照することによりその全体が援用される）に開示の技術が、処理２００のために使用される。
【００７９】
処理１００のさらに他の代表的な実現形態では、１９８２年９月２４日に出願されたＭｉｃｒｏｅｍｕｌｓｉｏｎｓ  Ｆｒｏｍ  Ｖｅｇｅｔａｂｌｅ  Ｏｉｌ  Ａｎｄ  Ａｑｕｅｏｕｓ  Ａｌｃｏｈｏｌ  Ｗｉｔｈ  １−Ｂｕｔａｎｏｌ  Ｓｕｒｆａｃｔａｎｔ  Ａｓ  Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅ  Ｆｕｅｌ  Ｆｏｒ  Ｄｉｅｓｅｌ  Ｅｎｇｉｎｅｓを発明の名称とする米国特許公開第４，５２６，５８６号（本明細書に参照することによりその全体が援用される）に記載の技術が処理２００のために使用される。
【００８０】
図３Ａでは、液体燃料生成物３２８を生成するための処理３００の概略が示されている。統合化された処理１００の実施形態では、処理３００は液体燃料処理１０４として使用され得る。軽質ガス３０２および液体燃料供給３０４が、ポンプおよび／または圧縮器３０６を介して、排出器３０８を通して反応容器３１０に（実線で示されるように）供給される。所望により、軽質ガス３０２および液体燃料供給３０４は、水３０８（約−１００ｅＶ〜約−５００ｅＶの範囲の負の酸化還元電位（ＯＲＰ）を有するよう処理され得る）、触媒３１１、および／または乳化剤３１２とともに、ホモジナイザ３１３を介してポンプ／圧縮器３０６に供給され得る（二重線により示される）。いくつかの実施形態では空気もポンプ／圧縮器３０６を通して処理に追加される。ポンプ／圧縮器３０６および／またはホモジナイザ３１３は、排出器３０８を通して混合物を通過させる前に、混合物の均質性を上昇させる。ポンプ／圧縮器３０６は、混合物の個々の成分の液滴のサイズの縮小化を支援する高剪断遠心ポンプを含み得る。さらに排出器３０８は、混合物の成分の反応性を、成分間の全体的接触を増加させることにより、増加させる小さい気泡および／または流体液滴（成分の相に応じて）の生成を支援する。
【００８１】
図示しないが、ホモジナイザ３１３に供給され得る成分の全部はポンプ３０６に直接的に供給され得るが、液体燃料供給３０４はポンプ３０６に進入する前にホモジナイザ３１３を通過する。係る実現形態ではホモジナイザは液体燃料供給３０４（重油、ビチューメン、および／または、他の粘度が高い成分を含み得る）を小さい液滴へと分解し、それにより液体燃料供給３０４の反応性が向上する（例えば表面積と質量との比を大きくすることにより）。代替的な実現形態では、液体燃料供給３０４は、直前の記載のように液体燃料供給を分解する事前処理（図示せず）において処理され得る。高い粘度の原料の液滴を分解するための好適な技術は、２００９年１０月２６日に出願されたＦｌｏｗ−Ｔｈｒｏｕｇｈ  Ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｒａｐｉｄ  Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃｒｕｄｅ  Ｏｉｌを発明の名称とする米国特許公開第２０１０／０１０１９７８号と、２０００年５月２２日に出願されたＭｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｆｏｒ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  Ｏｆ  Ｆｌｕｉｄｓ  Ａｎｄ  Ｍｅｔｈｏｄ  Ａｎｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｆｏｒ  Ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｎｇ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｌｉｑｕｉｄｓを発明の名称とするカナダ特許公開第２４００１８８号と、２０１０年６月２８日に出願されたＤｅｅｐ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ  Ｔｈｅ  Ｄｅｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ  Ａｎｄ  Ｔｈｅ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｏｆ  Ｃｒｕｄｅｓ，  Ｒｅｓｉｄｕｅｓ  Ｏｒ  Ｈｅａｖｙ  Ｏｉｌｓ  Ｉｎｔｏ  Ｌｉｇｈｔ  Ｌｉｑｕｉｄｓ  Ｗｉｔｈ  Ｐｕｒｅ  Ｏｒ  Ｉｍｐｕｒｅ  Ｏｘｙｇｅｎａｔｅｄ  Ｃｏｍｐｏｕｎｄｓを発明の名称とする米国特許公開第２０１０／０２６０６４９号と、に記載の技術を含む（これら特許の全部は本明細書で参照することによりその全体が援用される）。比較的低い粘度の液体燃料供給３０４の物質に対して、工業用ホモジナイザが液体燃料供給３０４中の液滴を分解するために使用され得る。
【００８２】
反応容器３１０は、固定床、流動床、移動床、気泡、またはスラリー触媒反応器であり得る。触媒は、ゼオライト上に支持され得、単一の遷移金属を含んでもよく、または金属塩、純金属および／または金属合金の形態で遷移金属の組み合わせを含んでもよい。２３〜７９の範囲の原子番号を有する遷移金属が好適であり、２４〜７４の範囲の原子番号を有する遷移金属がより好適である。追加的に他の非遷移金属が、遷移金属触媒（例えばアルミニウム）に代わって、または遷移金属触媒と組み合わせて、使用され得る。触媒は、ペレット状、顆粒状、ワイヤ状、メッシュスクリーン状、穿孔プレート状、棒状、および／または細片状であり得る。１つの代表的な実現形態では、触媒混合物は、アルミニウムワイヤと、コバルトワイヤ（およそ５０％のコバルト、１０％のニッケル、２０％のクロム、１５％のタングステン、１．５％のマンガン、および２．５％の鉄を含有する合金）と、ニッケルワイヤと、タングステンワイヤと、鋳鉄顆粒と、を含む。他の実施形態では触媒は金属合金ワイヤの形態である。係る金属合金ワイヤは上記の遷移金属を含むが、これらに限定されず、係る遷移金属は、有機モリブデン触媒を含むが、これに限定されない。触媒は容器３１０内部でガスおよび液体分配マニホールドと組み合わせて固定床または流動床の構成で配置され得る。さらにワイヤメッシュスクリーン（触媒物質または別様の物質から構築される）が、ガス状反応物質と触媒との間の接触を促進するために、反応容器３１０内で用いられ得る。
【００８３】
動作中、反応容器３１０およびその構成要素は、周辺温度より高く、且つ、通常は反応混合物の液相の沸点または熱分解温度より低い温度に保持される。容器３１０は、反応容器を加熱するための既知の方法のいずれか（例えば内部もしくは外部のインダクティブヒータ、上記ジャケット、その他）を用いて加熱される。反応は通常、周囲圧力より高い、２つの雰囲気において、または二つの雰囲気内で、行われる。
【００８４】
いくつかの実現形態では反応容器３１０は、メタンおよび／または天然ガス成分におけるＣ−Ｃおよび／またはＣ−Ｈ結合を分解するための励起エネルギー源を作ることを含むか、またはこれを可能にする。励起エネルギー源は、マイクロ波、赤外線、または他のエネルギー源からの放射を含み得る。１つの実現形態では非熱プラズマは、２００５年２月３日に出願されたＭｅｔｈｏｄｓ  Ｆｏｒ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ  Ａｎｄ  Ｈｅａｖｙ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｃｏ−Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎを発明の名称とする米国特許第７，４９４，５７４号（本明細書で参照することによりその全体が援用される）で記載の技術による励起エネルギー源である。
【００８５】
他の実現形態では、ワイヤまたはポイント供給源媒体は、媒体を通って流れる気泡および／または流体流が、反応器内の液相および気相において電界および電位差を作るよう、反応容器３１０（触媒物質を含み得る）の内部に配置される。したがってワイヤ、粒子、および／またはプレートの間隔は、触媒の密接な近傍にある気泡内のメタンまたは他の反応物質を励起させるためのエネルギーを作る。このように多層乱流において流れる気泡および／または液体により生成される静電電圧を利用することは、反応を駆動する場合に有用な励起エネルギーを提供する。一実施形態では、Ｔｗｏ  Ｐｈａｓｅ  Ｓｔｒｅａｍｉｎｇ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｓ  （Ｓ．Ｓ．  Ｍａｒｓｅｎ，  Ｐｅｔ．  Ｅｎｇ．  Ｄｅｐｔ．，  Ｓｔａｎｆｏｒｄ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；  Ｍ．  Ｗ．  Ｗｈｅａｔａｌｌ，  ＡＲＣＯ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）（本明細書で参照することによりその全体が援用される）で開示の技術を拡大して、反応物質励起のために所望の静電電圧を達成するために反応容器３１０に適用され得る。
【００８６】
さらに他の実現形態では音響エネルギーが励起エネルギーの供給源として使用され得る。これは、可聴領域における、可聴下周波、超音波、および／または音響エネルギーを含み得る。
【００８７】
特定の実施形態では、酸素および／または空気が軽質ガス３０２に含まれてもよく、または反応容器３１０へと別個に供給されてもよい（別個の供給は図示せず）。これらの実施形態では、Ｏｘｙｇｅｎ  Ｐａｔｈｗａｙｓ  ａｎｄ  Ｃａｒｂｏｎ  Ｄｉｏｘｉｄｅ  Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ｍｅｔｈａｎｅ  Ｐａｒｔｉａｌ  Ｏｘｉｄｉｚａｔｉｏｎ  ｉｎ  Ａｍｂｉｅｎｔ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓ  （Ｄ．  Ｗ．  Ｌａｒｋｉｎ，  Ｔ．  Ａ．  Ｃａｌｄｗｅｌｌ，  Ｌ．  Ｌ．  Ｌａｂａｎ，  ａｎｄ  Ｒ．  Ｇ．  Ｍａｌｌｉｎｓｏｎ；  Ｅｎｅｒｇｙ  ＆  Ｆｕｅｌｓ  １９９８，  １２，  ７４０−７４４）、および／または、Ｐａｒｔｉａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｍｅｔｈａｎｅ  ｗｉｔｈ  Ａｉｒ  ｆｏｒ  Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  Ｇａｓ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ  Ｇｌｉｄｉｎｇ  Ａｒｃ  Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ  Ｓｙｓｔｅｍ  （Ｔ．  Ｓｒｅｅｔｈａｗｏｎｇ，  Ｐ．  Ｔｈａｋｏｎｐａｔｔｈａｎａｋｕｎ，  Ｓ．  Ｃｈａｖａｄｅｊ；  Ｃｈｕｌａｌｏｎｇｋｏｒｎ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ；  Ａｖａｉｌａｂｌｅ  ｏｎｌｉｎｅ  １２  Ｓｅｐ．  ２００６）（本明細書で参照することによりその全体が援用される）、に記載の技術にしたがって酸素および天然ガス成分から有機酸素化合物および／または合成ガスが生成されるよう、反応容器３１０が構成され、反応条件が制御される。
【００８８】
反応から生じたガス状生成物は、反応容器３１０の頭隙から取り出され、気相触媒反応器３１４を通して供給される。いくつかの実現形態では反応器３１４は反応容器３１０で使用のものと同一種類の触媒を含み得る。反応器３１４は、容器３１４の頭隙から実行されたであろうあらゆる未反応の成分間の反応（単数または複数）の完成を支援する。反応器３１４の出力は、ガス状反応生成物の少なくとも一部を凝縮するために、冷却材ループ３１８を含む熱交換器３１６を通過する。熱交換器３１６および冷却材ループ３１８は、形成された化合物のうちのある一定量が、気相においておよび／または高温で、迅速に戻る、および／または、分解し得るときに、反応の結果として生成される蒸気質生成物の凝縮および冷却を行うサイズを有する。迅速な冷却が、生成物を急冷するにあたり好適である。
【００８９】
凝縮された生成物および残留する上記は、捕集容器３２０へと通過する。捕集容器３２０の頭隙３２２内の蒸気は、ポンプ／圧縮器３２４および排出器３２６を介して反応容器３１０へと戻るようにリサイクルされる。これは、上記と同一または同様であり得る。一方、捕集容器３２０内の凝縮液は液体燃料生成物３２８を含む。反応副生成物３３０はシステムから取り出され、さらに分離器３３２を介して分離され得る。これらの副生成物は重質留分、アルカン、および硫黄化合物を含み得る。分離器３３２は、フィルタ、膜、蒸留器、塔、および、液体ならびに固体を分離するとともに異なる液体流物を互いから分離するための他の装置を含み得る。
【００９０】
１つの実現形態では分離器３３２は、固体の硫黄化合物を液体成分（アルカンを含み得る）から分離する遠心分離機である。固体硫黄化合物は廃棄物３３４として廃棄され、液体成分３３６の少なくとも１部分は、捕集容器３２０からの液体の１部分とともにミキサ３３８へと通される。ミキサ３３８は当該技術分野で周知の任意のミキサ（例えばスプラッシュミキサなど）であり得る。ミキサ３３８により生成された配合物も液体燃料３２８として使用され得る。
【００９１】
蒸気のように、軽質ガス３０２は、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、水素、二酸化炭素、一酸化炭素、エチレン、エタノール、メタノール、またはこれらの組み合わせを含むが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では水も軽質ガスに加えられる。いくつかの実現形態では、軽質ガス３０２は、軽質ガス３０２を赤外線源に曝露させることにより、励起される。いくつかの実現形態では、放射は長波長赤外線（すなわち３〜８μｍ範囲の光）、または中波長赤外線（すなわち８〜１５μｍの範囲の光）である。しかし赤外線範囲の任意波長（例えば０．７５〜１，０００μｍ）の使用が本発明の範囲に含まれる。軽質ガスの励起がガスのエネルギーを増大させ、それにより軽質ガス３０２の反応特性が改善されるものと考えられる。したがって軽質ガス３０２は、より完全に、および／またはより迅速に、液体燃料供給３０４と反応し、および／または、液体燃料供給３０４中のより高い分子量および／または芳香族化合物との反応を達成するものと考えられる。いくつかの実現形態では、２００６年２月１６日に出願されたＦｕｅｌ  Ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｍｅｔｈａｎｅ  Ｇａｓを発明の名称とする米国特許第７，７２１，７１９号で、および／または、２００７年１１月１３日に出願されたＦｕｅｌ  Ａｃｔｉｖａｔｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  Ｍｕｌｔｉｐｌｅ  Ｉｎｆｒａｒｅｄ  Ｗａｖｅｌｅｎｇｔｈｓを発明の名称とする米国特許公開第２００９／０１２０４１６号で、記載の処理が励起された軽質ガス３０２を提供するために使用される（これら両方は本明細書で参照することによりその全体が援用される）。
【００９２】
液体燃料供給３０４は、化石燃料から、または更新可能な起源から、導出される燃料を含み得る。例としては、ミネラルオイル、ガソリン、ディーゼル燃料、ジェット燃料、ロケット燃料、石油残留物ベースの燃料油（例えばバンカー燃料および残留燃料）、直留ディーゼル燃料、フィードラックディーゼル燃料、ライトサイクルオイルの１つまたは配合物が挙げられる。液体燃料供給３０４は、水素添加分解、接触分解、熱分解、コーキング、および／または脱硫処理から得られた生成物を含む原油留分の１つまたは配合物も含み得る。液体燃料供給３０４は、軽質直留ナフサ、重質直留ナフサ、軽質水蒸気分解ナフサ、軽質熱分解ナフサ、軽質接触分解ナフサ、重質熱分解ナフサ、改質ナフサ、アルキレートナフサ、灯油、水素化処理灯油、常圧ガスオイル、軽質減圧ガスオイル、重質減圧ガスオイル、残油、減圧残油、軽質コーカーガソリン、コーカー蒸留液（ｃｏｋｅｒ  ｄｉｓｔｉｌｌａｔｅ）、ＦＣＣ（流動接触分解装置）サイクルオイル、およびＦＣＣスラリーオイルも含み得る。いくつかの実現形態では、軽質ガス３０４に関して上述したように、液体燃料供給３０４は液体燃料供給３０４を赤外線源に曝露させることにより、励起される。物質励起のために赤外線放射を使用することは、励起を達成するためにより短い波長（例えばナノメートル範囲の波長）を使用することを除外しない。
【００９３】
軽量ガス３０２および／または液体燃料供給３０４が赤外線放射源により励起される実施形態では、赤外線放射源は反応容器３１０内に含まれ得る。他の実現形態では、赤外線放射源は反応容器３１０の外部に位置するが、反応容器の上流側にある。例えば放射源は、排出器３０８のすぐ下流側、且つ反応容器３１０のすぐ上流側に配置され得る。さらなる実現形態では、赤外線放射源はポンプ３０６の上流側であり、ポンプ３０６に対する供給（例えば、軽質ガス３０２供給、液体燃料３０４供給、および／またはホモジナイザ３１３からの供給）のうちのいずれか、および／または、ホモジナイザ３１３に対する供給のうちのいずれか、にあり得る。
【００９４】
他の実施形態では、励起された軽質ガス３０２および／または液体燃料供給３０４は、反応容器３１０において処理されない。むしろ軽質ガス３０２および液体燃料供給３０４は、励起の後、または励起の間、混合されて、液体燃料生成物がそれにより生成される。図３Ｂでは、液体燃料生成物３２８を作るための代替的な処理３５０の概略が示されている。処理３００の構成要素と同一の参照番号を共有する処理３５０の構成要素は、上述の参照番号と同一である。外部赤外線放射源の可能な代替的な配置が放射源３５２として示されている（これの放射源は図３Ａに関して記載した配置に対応するが、図３Ｂでは図示の容易化のために示されている）。１つの実現形態では、軽質ガス３０２および／または液体燃料３０４は、上述のように（例えばポンプ３０６の上流側、または排出器３０８の下流側で）励起され、ポンプ３０６において混合され、沈殿タンク３５４に排出される。沈殿タンク３５２の液体底部は代替的な液体燃料生成物３２８である。他の実現形態では、赤外線放射源は沈殿タンク３５４内にある。さらなる実施形態では軽質ガス３０２および液体燃料３０４（軽質ガス３０２および液体燃料３０４のうちの一方または両方が励起され得る）は単に混合され、代替的な液体燃料生成物として提供され得る。
【００９５】
上述のように、軽質ガス３０２および／または液体燃料供給３０４を励起することにより、物質がより反応しやすくなり、それにより成分の反応速度が向上すると考えられる。物質を励起することにより反応物質の立体化学が変更され、それにより普段なら発生し得ない反応の発生が可能となるという仮説が立てられる。追加的に、反応物質を励起することにより触媒の有効性が向上すると考えられる。さらに励起された反応物質は、乳化剤または界面活性剤を必要とすることなく乳化されることが可能であると仮定される。Ｐｈｏｔｏａｓｓｉｓｔｅｄ  Ａｃｔｉｖａｔｅｄ  ｏｆ  Ｍｅｔｈａｎｅ  Ｏｖｅｒ  Ｓｕｐｐｏｒｔｅｄ  Ｃａｔａｌｙｓｔｓ  Ｗｉｔｈ  ａ  Ｘｅｎｏｎ  Ｅｘｃｉｍｅｒ  Ｌａｍｐ  （Ｌｏｖｉａｔ，  Ｆ．，  ＥＴＨ  ＺＵｒｉｃｈ，  ２００９）と、Ｂｏｎｄ−ａｎｄ  Ｍｏｄｅ−Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ  ｏｆ  Ｍｅｔｈａｎｅ  ｏｎ  Ｎｉ（１００）  （Ｍａｒｏｎｉ，  Ｐ．，  Ｅｃｏｌｅ  Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  Ｆｅｄｅｒａｌｅ  Ｄｅ  Ｌａｕｓａｎｎｅ，  ２００５）と、Ｉｎｆｒａｒｅｄ−Ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｆｕｅｌ’ｓ  Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  （Ｗｅｙ，  Ａ．，  Ｈａｎｄｙ，  Ｒ．  Ｇ．，  Ｚｈｅｎｇ，  Ｙ．，  ａｎｄ  Ｋｉｍ，  Ｃ．，  ＳＡＥ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，  ２００７）と、で記載の技術が、励起された反応物質を達成するために使用され得る（これら全部は本明細書で参照することによりその全体が援用される）。
【００９６】
処理３００のいくつかの実現形態では、２００８年４月７日に出願されたＣｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｂｉｏｇａｓ  ｔｏ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｆｕｅｌｓを発明の名称とする米国特許公開第２００９／０２４９６８２号、２０１０年１０月５日に発行されたＬｉｑｕｉｄ  Ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎ  Ｆｕｅｌ  ｆｒｏｍ  Ｍｅｔｈａｎｅ  Ａｓｓｉｓｔｅｄ  ｂｙ  Ｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｌｙ  Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ  Ｖｏｌｔａｇｅを発明の名称とする米国特許第７，８０６，９４７号、および／または、２００８年９月１８日に出願されたＣｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｎｄ  Ｐｌａｎｔ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  ｏｆ  Ｂｉｏｇａｓ  ｔｏ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｆｕｅｌを発明の名称とする米国特許第７，８９７，１２４号、で開示の技術が液体燃料生成物３２８を提供するために使用され得る（これらの全部は本明細書で参照することによりその全体が援用される）。
【００９７】
特定の動作条件下では処理３００は、軽質ガス３０２が液体燃料に直接変換されることを可能にし、ここでは、特定の軽質ガス（例えばメタン）が、様々なオイルおよび液体燃料原料を更新（ｕｐｇｒａｄｅ）するための水素の供給源として挙動することが提案される。同様に、比較的より長い鎖状アルカン（Ａ）がメタンと反応されると、式１にしたがって２つの比較的より短い鎖状アルカン（Ｂ、Ｃ）が生成されることを理論化した者もいる。
【化１】
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【００９８】
この「メタノリシス」触媒反応（式１）は（この反応はメタノリシスと呼ばれる場合もある）、メタンを、ｎ個（ｎは少なくとも２に等しく、好適には少なくとも３に等しい）の炭素原子を有する少なくとも１つの他の開始アルカン（Ａ）と接触させ、その結果として、触媒反応により一般に、２個〜（ｎ−１）個の炭素原子、またはさらには２個〜（ｎ−１）より大きい個数の炭素原子を有する、少なくとも１つの最終アルカン（Ｂ）が、または少なくとも２つの最終アルカン（Ｂ、Ｃ）が、形成されることにより、生じる。これは、直接的にメタノリシス反応から生成されたアルカン（単数または複数）自体が、他のアルカンのメタセシスのための少なくとも１つの反応に関与し得るためである。アルカンという語の使用は他の留分（例えば芳香族、アルケン、その他）を除外しない。
【００９９】
メタンが、合成液体燃料を生成するための開始原料のうちの１つとなり得ることが知られている。例えばメタンおよび蒸気を改質すると、水素および一酸化炭素が作られる。次に水素および一酸化炭素をフィッシャー・トロプシュ法において反応させると液体燃料が作られる。しかしフィッシャー・トロプシュ設備に対して必要とされる資本的経費は、少なくとも本発明で開示の処理に対して必要とされる資本的経費と比較して、何オーダーかの開きがある。さらに本処理はフィッシャー・トロプシュ法と比較して、３０％までのパーセンテージで、より効率的である。
【０１００】
さらにメタン（および／または他の天然ガス成分）を、炭化水素および／またはバイオ由来の留分に直接的に連結させ、および／またはメタンをアルカン・アルカン反応で消費することにより、使用可能である（および、普通なら燃やされることとなり得る）天然ガスが液体燃料に変換される。追加的に処理３００は、最終燃料生成物の芳香族炭化水素と、特に多環芳香族炭化水素（ＰＡＨ）成分と、を低減させる。軽油およびジェット燃料中のＰＡＨは多数の望ましくない特性（例えば非常に低い着火特性ならびにセタン価、望ましくない低温フロー特性、煤煙形成傾向、および非常に低い水素含有量）を保有する。このことにより、エンジンから排出される二酸化炭素の比率が高くなる。
【０１０１】
ディーゼル燃料において許可されるＰＡＨの最高レベルは多数の国で規制され、これらの制限をさらに低くすることを提案している国もある。したがって、比較的高いレベルのＰＡＨを含有する特定の精製ストリーム（流体接触分解から生じたライトサイクルオイルまたは遅延コーカーもしくはフルードコーカーから生じた中間蒸留留分）は制限された量だけがディーゼル燃料に配合され得る。燃料中のＰＡＨ成分の排出は、非従来的な水素が欠乏した重油（例えばオイルサンドから得られるビチューメン、またはオリノコ超重質油など）が将来処理される場合に、悪化されるであろう。炭素数を劣化させることなく一環ナフテンまたは好適にはアルカンのような水素を豊富に含む高価値燃料への中間留分において生じるＰＡＨの選択的水素脱環化は依然として、不均一触媒作用に関する主要な難題であり続ける。したがって本明細書で記載の処理は、普通であれば取り扱いが困難となる原料を使用して、比較的低いＰＡＨ成分を有する燃料を生成するための方法を提供する。
【０１０２】
さらに処理３００の実施形態は未処理の液体燃料供給と比較して、改善された粘度および低い曇り点を有する燃料生成物を提供する。処理３００は未処理の液体燃料供給から硫黄も取り除く。
【０１０３】
図４では、生物燃料エマルジョン・液体燃料混合処理４００が示されている。統合化された処理１００の実施形態では、処理４００は生物燃料エマルジョン・液体燃料混合処理１０６として使用され得る。処理４００はミキサ反応器４０２を含む。生物燃料エマルジョン生成物４０４および液体燃料生成物４０６がミキサ反応器４０２に供給され、ハイブリッド燃料４０８が生成される。生物燃料エマルジョン生成物４０４および液体燃料生成物４０６は、上述の実施形態のいずれかにより生成され得る。ミキサ反応器４０２は、原料に対して好適である任意種類のミキサ（例えばスプラッシュブレンダ）であり得る。処理４００では、生物燃料エマルジョン４０４は約０．５体積％〜約２０体積％で液体燃料４０６と配合される。生物燃料を液体燃料に配合すると、ハイブリッド燃料に対していくつかの有利な特性がもたらされる。生物燃料が加えられることにより燃料の潤滑性が改善され、結果的に生成されるハイブリッド燃料の粘度が小さくなり、流動点が低くなる。
【０１０４】
図５では、水／燃料配合生成物５０８（油中水滴（Ｗ／Ｏ）生成物とも呼ばれる）を生成するための処理５００が示されている。統合化された処理１００の実施形態では、処理５００は水／燃料混合処理１０８として使用され得る。処理５００は配合反応器５０２を含み、水５０４と、燃料生成物５０６と、所望により乳化剤５０８と、が配合反応器５０２に供給され、水／燃料配合物５１０が生成される。燃料生成物５０６は、上述のように、生物燃料エマルジョン４０４および／または液体燃料４０６であり得る。配合反応器５０２は水５０４を燃料５０６の連続相に分散させる。
【０１０５】
いくつかの実現形態では配合反応器５０２は、電解槽、超音波発生器、ならびにトランスデューサ、および／または攪拌装置を含む。係る場合には、２００７年６月１５日に出願されたＥｍｕｌｓｉｏｎ  Ｆｕｅｌ，  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  Ｔｈｅｒｅｏｆを発明とする米国特許公開第２０１０／００９５５８０号（本明細書で参照することによりその全体が援用される）で開示の技術が水５０４、燃料生成物５０６、および乳化剤５０８を配合するために使用される。一方、他の実現形態では、２００８年４月４日に出願されたＯｉｌ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎを発明の名称とする米国特許公開第２０１０／０１２２４８８号（本明細書で参照することによりその全体が援用される）で記載の技術および装置が配合物５１０を形成するのに使用される。同特許出願で記載のように、特定のイオン交換樹脂および鉱物物質（例えばトルマリンおよびシリコンジオキサイド）が、処理において使用される水を事前処理するために使用される。これらの物質および技術は本発明の実施形態においても使用される。
【０１０６】
さらなる実用形態では、配合反応器５０２は、微粒子化装置（例えば、日本国神奈川県横浜市のナノマイザー株式会社により販売される市販ナノマイザー製品のいずれか）を含む。使用のための技術と、係る装置に関するおよびさらなる詳細とは、２００７年８月３１日に出願されたＭｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｍｕｌｓｉｏｎ  Ｆｕｅｌ  ａｎｄ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｕｅｌを発明の名称とする米国特許公開第２０１０／０１８６２８８号に開示されている。追加的に、ナノマイザー株式会社により市販される界面活性剤（例えば製品名：Ｎａｎｏｅｍｅｒ  ＧＦＡ−００１）が乳化剤５０８に対して処理５００の特定の実現形態で使用される。所望による乳化剤５０８は乳化される燃料組成物に基づいて選択される。オイル原産地が異なるだけでも、性能が影響される。
【０１０７】
さらなる実施形態では、配合反応器５０２は、水５０４、燃料生成物５０６、および乳化剤５０８を組み合わせるよう構成された高剪断反応器である。これは、単一の装置であってもよく、または直列もしくは並列に配置された複数の装置であってもよい。一般に高剪断反応器は、高剪断反応器を通って流れる反応物質混合物中にサブミクロンおよびミクロンのサイズの気泡および／または液滴を生成する能力を有する機械的装置である。高剪断反応器は、混合物の流体および／または気体粒子を分離することにより、反応物質混合物成分を混合する。高剪断反応器は、均質化バルブシステム、コロイド粉砕機、および／または高速ミキサのうちのいずれかの１つまたは複数であり得る。
【０１０８】
均質化バルブシステムでは処理対象の流体は、（上述のように）非常に高い圧力のもとで間隙が狭いバルブを通って低圧環境へとポンプ圧送される。バルブの両端の圧力勾配、その結果として生じる乱流およびキャビテーションは、流体中のあらゆる粒子を分裂させるよう作用する。高速ミキサは通常、流体内で高速で回転することにより平均粒径を２０ミクロンより大きい値にするような、パドル、ロータ、および／またはブレードを有する。
【０１０９】
一方、通常のコロイド粉砕機構成は、液体冷却固定子から最密に制御されたロータ・固定子間隙だけ離間された円錐形状またはディスク状のロータを含む。ロータは、直接駆動またはベルト機構を通して通常電気モータにより駆動される。ロータが高速で回転すると、ロータは流体をロータの外側表面と固定子の内側表面との間でポンプ圧送し、その間隙において生成された剪断力により流体が処理される。適切に調節された多数のコロイド粉砕機は、処理された流体において０．１〜２５ミクロンの平均粒径を達成する。これらの能力を有するため、コロイド粉砕機はコロイドおよび油／水ベースのエマルジョン処理を含む多様な用途に対して適切となる。
【０１１０】
上述のように配合反応器５０２は水５０４を、通常は連続相である燃料生成物５０６に分散させる。好適なコロイド粉砕器の製造元としては、例えばノースカロライナ州ウィルミントンのＩＫＡ（登録商標）Ｗｏｒｋｓ社、およびマサチューセッツ州ウィルミントンのＡＰＶ  Ｎｏｒｔｈ  Ａｍｅｒｉｃａ社が挙げられる。いくつかの実現形態では、配合反応器５０２は、ＩＫＡ（登録商標）Ｗｏｒｋｓ社のＤｉｓｐａｘ  Ｒｅａｃｔｏｒ（登録商標）を含む。２００８年６月１７日に出願されたＳｙｓｔｅｍ  ａｎｄ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  ｆｏｒ  Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｐｒｏｄｕｃｔ  ｆｒｏｍ  Ｌｉｇｈｔ  Ｇａｓを発明の名称とする米国特許公開第２００９／０００１３１６号（本明細書で参照することによりその全体が援用される）では高剪断装置を使用するためのシステムおよび技術が開示されている。これらの技術および／またはシステムのいずれもが、本明細書で開示の高剪断反応器および／または高剪断混合装置として使用され得る。
【０１１１】
配合物５１０の安定性は、少なくとも部分的に水５０４の粒径に依存する。みずの粒径は、部分的に水のＯＲＰにより決定される。目標は１〜５μｍの水液滴サイズを配合物５０８において作ることである。いくつかの実現形態では水５０４は約−１００ｅＶ〜約−５００ｅＶの範囲の負のＯＲＰを有するよう処理される。負のＯＲＰを含む水／燃料配合物（すなわちエマルジョン）は、燃料のみと比較して、優れた効率改善（３０％増加を越える）を示すと考えられる。
【０１１２】
本明細書で記載の種類の配合部は、示された顕著な利点をエンジンおよび暖房用途において有し、結果として温室効果ガス（ＧＨＧ）、二酸化炭素、炭化水素、およびＮＯｘの排出量を減少させると考えられる。
【０１１３】
図６では、液体燃料６０２および酸素化添加剤６０４をミキサ反応器６０６内で組み合わせるための処理６００が示されている。液体燃料６０２は、上述の生物燃料エマルジョンのうちのいずれかのエマルジョンの実現形態を含む本明細書で記載の液体燃料のうちのいずれかの液体燃料であり得る。処理６００は、添加剤パッケージ６１０を配合してハイブリッド燃料６１２を生成するためのミキサ反応器６０８を含む。ミキサ反応器６０６および６０８は、当業者に周知である任意のミキサであり得、任意種類のスプラッシュミキサを含み得る。反応器６０６および６０８が組み合わせされて単一のミキサとなってもよい。図６で示されているように、処理６００は、酸素化添加剤６０４と他の添加剤パッケージ６１０とを配合すること（実線で示されている）を含んでもよく、またはいずれかの添加剤が省略されてもよい（二重破線で示されている）。
【０１１４】
いくつかの実現形態では酸素化添加剤６０４は、例えばメチルｔｅｒｔ−ブチルエーテル（ＭＢＴＥ）、ｔｅｒｔ−アミルメチルエーテル（ＴＡＭＥ）エタノール、その他などの市販の酸素化添加剤を含み得る。他の実現形態では、生物燃料エマルジョン２２２は液体燃料６０２として使用され、ここでは配合されたアルコールが酸素化添加剤の目的を達成し、さらなる酸素化は不必要である。さらなる実現形態では酸素および／または二酸化炭素は、液体燃料生成物３２８が製造される間に軽質ガス３０２に含まれ、さらなる酸素化は不必要である。係る実施形態では、２００４年１２月２日に出願されたＧａｓ  ｔｏ  Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓを発明の名称とする米国特許公開第２００５／０２８８５４１号（本明細書で参照することによりその全体が援用される）で開示の技術が液体燃料生成物３２８を酸素化するために使用され得る。
【０１１５】
いくつかの実現形態では、添加剤パッケージ６１０は、以下の添加剤、すなわち、酸化安定性を増加させるための添加剤、粘度を調節するための添加剤、防錆剤、潤滑性を調節するための添加剤、および／または燃料のセタン価を高めるための添加剤、のうちの１つまたは複数の添加剤を含み得る。いくつかの実施形態では添加剤はグリコールエーテルである。いくつかの実施形態では、添加剤はハイブリッド燃料６１２の流動点を下げる効果を有する。添加剤の具体例としては、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）と、米国特許第４，１８５，５９４号に開示の摩耗防止添加剤と、市販のセタン価向上剤と、が挙げられる。
【０１１６】
図１を参照すると、上述のように処理１００は柔軟な処理であり、特定の原料および／または所望の生成物の入手可能性に応じて、上述のサブ処理は、変更されてもよく、または省略されてもよい。例えば処理１００の一実施形態では、処理１０２から得られた生物燃料エマルジョンは、処理３００において天然ガスと反応される。係る反応では、生物燃料エマルジョン中に存在する芳香族炭化水素が、非芳香族化合物に分解または別様に変換され、それにより生物燃料エマルジョンのみの場合と比較して、より効果的に且つ清浄に燃焼する燃料の生成が可能になると考えられる。
【０１１７】
図７では、重油からハイブリッド燃料原料を生成するための処理７００が示されている。上述のように本発明の１つの態様は、全体的な処理１００が柔軟であり、製油、油精製、燃料生成、および／または化学製造のための多様な処理と十分に統合化されることが可能であることである。処理７００は、全体的に処理７０２として示される、水または酸素化ガスの助けにより、固体であるかまたは高い沸点を有し、金属、硫黄、沈澱物を含む、炭化水素の液体（ガソリン、ガスオイル、燃料）へと変換するための処理と処理１００とを統合する１つの可能な実現形態の具体例を提供する。処理７０２は米国特許公開第２０１０／０２６０６４９号で詳細に記載されている。米国特許公開第２０１０／０２６０６４９号で説明されているように、処理７０２は、加熱器８において供給５を、反応器１０の選択された温度より低い温度に予熱することを含む。この供給は、注入器４により空の反応器１０（すなわち触媒を有さない）へと注入される。供給は、過熱器２からのガスジェットまたは加熱蒸気を用いて過熱蒸気で処理され、それにより供給が励起される。ガスジェットは、二酸化炭素を含む、例えばガス７０４から放出されたガスであり得る。供給中の励起された生成物は、反応器において選択された温度および選択された圧力において安定化されることが可能であり、次に、一連の抽出機１３を通され、それにより重質炭化水素および軽質炭化水素が分離され、供給が脱金属化される。水／炭化水素エマルジョンの形態で現れる有用な生成物は一般に解乳化器１６において解乳化され、その結果として、異なる不純物を含む水が形成される。最終的な炭化水素を含む軽質相は加熱器９８において加熱され、１３と同様の抽出器１８により、精製に対する要求にしたがって従来の生成物のカットへと分離される。
【０１１８】
抽出器１８からの重質留分７０８は未処理供給５として処理へと再資源化され得る。追加的に重質留分７０８は処理３００において液体燃料供給３０４として使用され得る。さらに他の重油７１０および／または液体燃料生成物７１２（例えば上述した任意の生成物など）は未処理供給５として供給され得る。このようにして処理１００からの中間生成物および／または最終的生成物は処理７０２への供給として統合化され得る。
【０１１９】
追加的に、処理１００により生成された様々な物質を処理７０２に統合化するために、本発明の実施形態では、処理７０２により生成された様々な物質が処理１００に統合化される。例えば軽質ガス生成物７１４は抽出機１３からの生成物として生成され得る。軽質ガス生成物７１４は、本明細書で記載の液体燃料処理のうちの任意の処理に対する軽質ガス原料（例えば処理３００の軽質ガス３０２）として使用され得る。同様に酸素化燃料７１６も抽出機１３からの生成物として生成され得る。いくつかの実現形態では、酸素化燃料７１６は、生物燃料エマルジョン１０２に対する代替物として処理１００に統合化され得る。同様にいくつかの実現形態では、液体ディーゼル燃料７１８は処理３００における液体燃料供給３０４として使用され得る。
【０１２０】
図８では、本明細書で開示のハイブリッド燃料処理において使用するために炭質物質から原料を生成するための処理８００が示されている。処理８００では、石炭、バイオマス、および／または石油コークスなどの炭素質原料８０２と、アルカリ金属などの触媒８０４と、蒸気８０６と、がハイドロメタネーション反応器８０８に供給される。反応器８０８はメタンを含む複数のガスを、高温・高圧における触媒および蒸気の存在する中での原料の反応により生成する。反応されていない微細な炭質物質は未処理ガス生成物から例えばサイクロン８１０により除去され、ガスは複数の処理８１０、８１２において冷却および洗浄され、それにより、望ましくない汚染物質および副生成物８１４（一酸化炭素、水素、二酸化炭素、および硫化水素を含む）が除去され、その結果として、メタンを含む軽質ガスストリーム８１６が生成される。代表的な炭素質原料物質は、セルロース系原料（すなわち木材チップ）を含むがこれに限定されない。
【０１２１】
メタンへの炭質物質のハイドロメタネーションは通常、以下に示す４つの別個の反応を伴う。
・水蒸気改質：Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２
・水性ガスシフト：ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ２
・ＣＯメタネーション：ＣＯ＋３Ｈ２→ＣＨ４＋Ｈ２Ｏ
・水素添加ガス化：２Ｈ２＋Ｃ→ＣＨ４
【０１２２】
ハイドロメタネーション反応では、結果は「直接的」なメタン豊化未処理生成物ガスストリームである。このガスストリームは後に浄化され、さらにメタンで豊化され、その結果として最終的な軽質ガス生成物８１６が生成される。これは、炭素源の部分的燃焼／酸化に基づく処理などの従来のガス化処理とは異なる。従来のガス化処理では、合成ガス（一酸化炭素＋水素）が１次生成物であり（直接的に生成されるメタンはほとんどないか、またはまったくない）、この合成ガスがさらに処理されて、メタンが生成される（触媒メタネーションを介して。反応参照）か、または任意個数の他の高級炭化水素生成物が生成される。メタンが所望の最終生成物である場合、ハイドロメタネーション反応は従来のガス化処理と比較して、より高い効率の、および、より低いメタンコストの、可能性を提供する。いくつかの実現形態では、２０１０年５月１２日に出願されたＰｒｏｃｅｓｓｅｓ  ｆｏｒ  Ｈｙｄｒｏｔｎｅｔｈａｎａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｃａｒｂｏｎａｃｅｏｕｓ  Ｆｅｅｄｓｔｏｃｋを発明の名称とする米国特許公開第２０１０／０２９２３５０号（本明細書で参照することによりその全体が援用される）に開示の技術が処理８００として用いられる。
【０１２３】
処理８００は、処理８００により生成された軽質ガス８１６が軽質ガス３０２となることができるよう、処理３００および処理７００と統合化され得る。同様に副生成物８１４から得られる二酸化炭素が処理７００により使用されるガス７０４となることが可能である。同様に、処理７００から得られる重質留分７０８は処理８００に対する炭素質原料８０２となることが可能である。
【０１２４】
図９Ａ〜図９Ｄでは、本明細書で記載の非熱プラズマの異なる実施形態が示されている。これらの実施形態では、合成ガスは非熱プラズマ技術を介して生成される。合成ガスの生成から生成されるラジカルが、後続のオイルとの反応において直接的に利用される。特定の実施形態では非熱プラズマはグライディングアークプラズマである。グライディングアークプラズマはプラズマを作るためにダイナミック放電を使用し、その一方で、コロナ放電は静的放電を用いてプラズマを生成する。特定の実施形態ではグライディングアークは２つの分岐電極を有する。アークは高電圧を印加することによりガスが進入する箇所で形成される。ガスは反応器の長さだけアークを下方に押し下げる。ガスが反応器の端部に到達すると、アークは切断される。次に他のアークがガス入口において形成される。
【０１２５】
図９Ａでは、液体燃料生成物を生成するための、特にハイブリッド燃料を生成するための、装置９００が示されている。図示の実施形態では装置９００は、非熱プラズマ反応器の特定的な実施形態であるグライディングアーク反応器である。図９Ａで図示される実施形態では液体およびガスは、反応器を通る共処理である。プラズマは液体およびガスに対して同時に作用する。統合化された処理１００の実施形態では装置９００は軽質ガス／液体燃料生成物１０４を生成するために使用され得る。同様に処理３００の実施形態では、装置９００は、いくつかの実施形態ではポンプ／圧縮器３０６および排出器３０８を含む反応容器３１０のために使用され得る。同様に処理３５０では装置９００は励起源３５２のために使用され得る。
【０１２６】
装置９００は、軽質ガス、液体燃料（例えばアルコールまたはオイル）、またはこれらの混合物を導入するための入口９０１を含む。装置９００は電極９０３および高電圧コネクタ９０８をさらに含む。高電圧コネクタ９０８は電源に接続され、電極９０３に電圧を供給する。いくつかの実施形態では、高電圧コネクタは約９０ｋＶまでのパルス（３０ｋＨｚに対する約２０ｋＷの直流に対応する）を供給する。電極９０３は入口９０１と流体連通する（いくつかの実施形態では、プレチャンバ９１１により画成される経路に沿って）。特定の実施形態では、電極９０３は低作用力カソード（すなわち低作用力物質から作られた）である。代表的低作用力カソードはトリウムを含むが、これに限定されない。高電圧コネクタ９０８から電圧が印加されると、放電器またはアーク９０４が形成され、アーク９０４は電極の長さに沿って走行する。装置９００は出口ゾーン９０５をさらに含み、出口ゾーン９０５は電極により画成される経路と流体連通する。いくつかの実施形態では出口ゾーン９０５は所望によりヘルムホルツコイル９０６、加熱コイル９１２、および触媒ブラケット９１３を含み、ヘルムホルツコイル９０６、加熱コイル９１２、および触媒ブラケット９１３と流体連通する。ヒービングオイル（ｈｅａｖｉｎｇ  ｏｉｌ）のための出口９１０も出口ゾーン９０５と流体連通する。第２入口９０２が提供され、第２入口９０２は、出口ゾーン９０５が電極９０３と第２入口９０２との間に配置されるよう、出口ゾーン９０５と流体連通する。装置９００は出口９０７をさらに含む。いくつかの実施形態では、凝縮器９０９は装置から出て行く燃料油を収集するよう構成されている。
【０１２７】
第１入口９０１を通して装置９００に導入されると、液体燃料は電極９０３と、所望によりプレチャンバ９０３と、により画成される経路に沿って移動する。電気アーク９０４に曝露されるとフリーラジカルが形成される。電気アーク９０４は、液体燃料およびフリーラジカル反応生成物を、電極９０３により画成される経路に沿って、出口ゾーン９０５へと押す。出口ゾーン９０５ではフリーラジカルが、第２入口９０２を通って装置９００に導入された液体と密接接触し、それにより液体燃料生成物が生成される。いくつかの実施形態では、第２入口９０２を通って導入される液体は再生油などの再生済み液体である。いくつかの実施形態では、フリーラジカルと、第２入口９０２を通って導入された液体と、の混合物は、触媒９１３とさらに接触する。装置９００に含まれるにあたり有用な触媒は、本明細書に記載の触媒を含む。いくつかの実施形態では、加熱コイル９１２が反応混合物を加熱するために提供され、その一方でいくつかの実施形態では、ヘルムホルツコイル９０６が、液体燃料の形成処理を促進させるように伝導性を有する磁界を生成する。装置９００により形成されたハイブリッド燃料は、出口９０７を通して装置から取り出される。装置９００から出ると、結果的に生成されたハイブリッド燃料は、統合化された処理１００で記載のように、さらなる処理を行う能力を有する。
【０１２８】
装置９００の構成は、フリーラジカルが形成されている間に、第２入口９０２を通して導入された液体が、液体燃料を電極に曝露させることにより生成されたフリーラジカルと直接的に密接接触する処理を、可能とする。装置９００の構成によりもたらされる密接な接触は、従来の燃料処理におけるように追加的なエネルギーを印加する必要なしに、２つの反応物質がただちに組み合わされることを可能にする。さらに、装置９００から生成されるハイブリッド燃料は、低い粘度および高い体積の他にも、より低い留分の多環芳香族化合物を示すことが見出されている。
【０１２９】
図９Ｂでは、液体燃料生成物を生成するための、特にハイブリッド燃料を生成するための、装置９２０が示されている。図示の実施形態では装置９２０は、非熱プラズマ反応器の特定的な実施形態であるグライディングアーク反応器の他の実施形態である。図９Ｂで図示される実施形態では液体は合成ガスおよびラジカルと反応し、その一方で、電子は触媒を含むチャンバにおいて液体と反応する。装置９００の場合と同様に統合化された処理１００の実施形態では、装置９２０は軽質ガス／液体燃料処理１０４を生成するために使用され得る。同様に処理３００の実施形態では、装置３００、装置９２０は、いくつかの実施形態ではポンプ／圧縮器３０６および排出器３０８を含む反応容器３１０に対して使用され得る。同様に処理３５０では装置９２０は励起源３５２のために使用され得る。
【０１３０】
装置９２０は、電極９０３を含む装置９００と同一の特徴物のうちの多くを含む。電極９０３は、高電圧コネクタ９０８を通して電圧が印加されると、アーク９０４を形成する。同様に装置９２０は出口ゾーン９０５を含み、出口ゾーン９０５は所望により触媒９１３、ヘルムホルツコイル９０６、および加熱コイル９１２と流体連通する。装置９２０は出口９０７および凝縮器９０９も含む。
【０１３１】
装置９２０は入口９２１を含む。装置９２０の入口９２１は軽質ガスを入力するためのものである。対照的に、装置９００の入口９０１（図９Ａ参照）は、ガスおよび液体の混合物を入力し、グライディングアーク反応器の電極を通して液体およびガスの共処理を可能にするためのものである。装置９２０では、オイルまたは再生油の形態の液体が、第２入口９２２ａおよび９２２ｂを通して導入される。特定の実施形態では再生油が入力９２２ａを通して導入され、その一方で入力オイルが入口９２２ｂを通して導入される。いくつかの実施形態では可溶性触媒も入力９２２ｂを通して導入される。入口９２２ａおよび９２２ｂは、入口９２２ａおよび９２２ｂがグライディングアーク反応器の生成物と密接に接触することができるよう、出口ゾーン９０５と流体連通する。例えば特定の実施形態では、液体は合成ガスおよび非熱プラズマ反応器により形成されたラジカルと反応し、その一方で、電子は出口ゾーン９０５内の液体と反応する。特定の実施形態では、出口ゾーン９０５は触媒を含むチャンバである。装置９２０の場合と同様に、反応生成物が混合されて液体燃料生成物が形成された後、ハイブリッド燃料は出口９０７を通して取り出される。
【０１３２】
図９Ｃでは、液体燃料生成物を生成するための、特にハイブリッド燃料を生成するための、装置９４０が示されている。図示の実施形態では装置９４０は、非熱プラズマ反応器の特定的な実施形態であるグライディングアーク反応器の他の実施形態である。図９Ｃで図示される実施形態では合成ガス、およびグライディングアークにより生成されたラジカルならびに電子は、所望により触媒床を含むフローストリームと衝突する。装置９００および９２０の場合と同様に、統合化された処理１００の実施形態では、装置９４０は軽質ガス／液体燃料処理１０４を生成するために使用され得る。同様に処理３００の実施形態では、装置９４０は、いくつかの実施形態ではポンプ／圧縮器３０６および排出器３０８を含む反応容器３１０に対して使用され得る。同様に処理３５０では装置９４０は励起源３５２のために使用され得る。
【０１３３】
装置９４０は、電極９０３を含む装置９００および９２０と同一の特徴物のうちの多くを含む。電極９０３は、高電圧コネクタ９０８を通して電圧が印加されると、アーク９０４を形成する。装置９４０の実施形態では、出口ゾーン９０５は、触媒床９１３、ヘルムホルツコイル９０６、および加熱コイル９１２と所望により流体連通する。
【０１３４】
装置９４０は入口９４１を含む。装置９４０の入口９４１は軽質ガスを入力するためのものである。装置９４０では、オイルまたは再生油の形態の液体が、第２入口９４２を通して導入される。グライディングアーク反応器からの反応生成物が、入口９４２を通って導入された液体のフローストリームと直接的に衝突し、それによりグライディングアーク反応器の生成物と密接に接触するよう、入口９４２は出口ゾーン９０５と流体連通する。反応生成物が混合されて液体燃料生成物が生成された後、ハイブリッド燃料は出口９０７を介し、分離器９０９を通して取り出される。いくつかの実施形態では、分離器９０９は凝縮器でもある。装置９４０では、重質油および軽質油は、分離器９０９を通して提供されるものとして、システムから出る。
【０１３５】
図９Ｄでは、液体燃料生成物を生成するための、特にハイブリッド燃料を生成するための、装置９６０が示されている。図示の実施形態では装置９６０は、非熱プラズマ反応器の特定的な実施形態であるグライディングアーク反応器である。図９Ｄで図示される実施形態では、非熱プラズマ反応器は、複数のマイクロプラズマ反応器の「プレート」として構成されている。装置９６０のプレート反応器の出力は、液体液滴または薄膜上に衝突する。統合化された処理１００の実施形態では装置９６０は軽質ガス／液体燃料処理１０４を生成するために使用され得る。同様に処理３００の実施形態では、装置９６０は、いくつかの実施形態ではポンプ／圧縮器３０６および排出器３０８を含む反応容器３１０に対して使用され得る。同様に処理３５０では装置９６０は励起源３５２のために使用され得る。
【０１３６】
装置９６０は、軽質ガスを軽質ガスチャンバ９６１ａに導入するための入口９６１を含む。装置９６０は、穴９６４を含むセラミックプレート９６３をさらに含み、穴９６４を通してガスが出口ゾーン９６５に分散される。ワイヤ９６８がセラミックプレート９６３上に配置され、電圧（例えば６〜１０００Ｖのパルス）を印加するために電源９６６と電気的に接続されている。ガスがセラミックプレート９６３を横断すると、印加された電圧が複数のアークを、穴９６４のうちの各穴において作り、それにより軽質ガスとの反応が生じ、フリーラジカルが形成され、出口ゾーン９６５へと運ばれる。
【０１３７】
装置９６０は、液体を液体チャンバ９６２ａに入力するための第２入口９６２をさらに含む。いくつかの実施形態では、第２入口９６２を通って導入される液体はオイルまたはオイルの混合物である。いくつかの実施形態では、第２入口９６２を通って導入される液体は再生油などの再生済み液体である。液体は拡散プレート９６９を横切って出口ゾーン９６５へと運ばれる。出口ゾーン９６５に導入されると、拡散された液体は、セラミックプレート９６３を通して運ばれた軽質ガスの反応生成物と密接に接触し、それによりハイブリッド電気燃料生成物が生成される。所望により触媒床９７３が出口ゾーン９６５内に存在する。また所望により加熱器９７２が装置９６０を加熱する。反応生成物が混合された後、これらの混合物は出口９６７を通って装置から出る。いくつかの実施形態では、所望により真空ポンプが出口ゾーン９６５と出口９６７との間に配置される。装置９６０から出ると、結果的に生成されたハイブリッド燃料は、統合化された処理１００で記載のように、さらなる処理を行う能力を有する。
【０１３８】
図９Ａ〜図９Ｄでは、各装置９００、９２０、９４０、および９６０の構成は、フリーラジカルが形成されている間に、流体が、液体燃料が電極に曝露されることにより生成されたフリーラジカルと直接的に密接接触する処理を提供する。各装置の構成によりもたらされる密接な接触は、従来の燃料処理におけるように追加的なエネルギーを印加する必要なしに、これらの反応物質がただちに組み合わされることを可能にする。さらに、装置９００、９２０、９４０、および９６０から生成されるハイブリッド燃料は、低い粘度および高い体積の他にも、より低い留分の多環芳香族化合物および芳香族化合物を示すことが見出されている。
【０１３９】
処理１００の実施形態により生成されたハイブリッド燃料１２０は、競合する燃料（例えばバイオディーゼル燃料、「グリーンディーゼル」燃料、ストレートベジタブルオイル燃料、油／水エマルジョン燃料、および従来の石油燃料）と比較して、優れた性能を有する。例えばハイブリッド燃料のいくつかの実施形態は、従来燃料との配合が必要となるよりもむしろ、ハイブリッド燃料であり得る。特定のハイブリッド燃料は比較的低い流動点および曇り点を有し、複数の凍結／解凍サイクルに耐えることが可能であり、比較的長期の安定性（例えば１年よりも長い）を有する。このように本明細書で開示の特定のハイブリッド燃料は、寒冷気象における使用に対して好適である。１つの具体例では、約２０体積％の次世代軽油（インディアナ州フォートウェインの有限責任会社Ｇｌｏｂａｌ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓから市販される）と、約８０体積％のＧＤＩＥＳＥＬ（商標）（ネバダ州リノのＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｒｅｆｉｎｉｎｇ  Ｃｏｎｃｅｐｔｓから市販される）と、を含むハイブリッド燃料は、驚くべきことに個々の燃料成分と比較して、流動点における約２５°Ｆ（１４℃）の低下を示す。この同一のハイブリッド燃料は驚くべきことに、曇り点における約５°Ｆ（３℃）の低下も示す。したがって特定の実施形態によれば、本明細書で開示のハイブリッド燃料配合物は、約２０％までの生物燃料エマルジョンを含む（例えば図１の処理１０２または図２の処理２２２の結果）。いくつかの実施形態では、本明細書で開示のハイブリッド燃料配合物は約５％〜約１０％までの生物燃料エマルジョンを含む。さらにいくつかの実施形態では、約２０％までの水がハイブリッド燃料中に存在する。
【０１４０】
ハイブリッド燃料のさらに提案される実施形態は、上述の処理３５０を使用して、励起された天然ガスおよび／または水素と、次世代軽油と、を組み合わせることを含む。係るハイブリッド燃料は、次世代軽油のみと比較すると、燃料の水素対炭素比が向上したことにより、より低いＣＯ２排出量を示すものと考えられる。
【０１４１】
本明細書で開示のハイブリッド燃料の特定の実施形態では、液体燃料の潤滑性および／または粘度は、生物燃料エマルジョンの追加により、向上する。したがって超低硫黄軽油（ＵＬＳＤ）は、ＵＬＳＤの低い潤滑性および／または低い粘度の不利益を受けることなく、特定調合の液体燃料として使用され得る。また、潤滑性を向上させるための添加剤に対する必要性は、潤滑性向上に伴ってコストおよび処理の複雑度が増大化されることとともに、縮小または回避される。いくつかの実施形態では、ＵＬＳＤを含有する調合物は、従来の水素処理されたＵＬＳＤまたは生物燃料エマルジョンと比較して、より低い粘度および流動点を有する。
【０１４２】
さらなる利点は、本明細書で開示の特定のハイブリッド燃料が、低い温室効果ガス排出量、および低い粒子排出量を有し、二酸化炭素の消費により生成された物質を含む原料を有することを含む（例えば植物油）。排出における全低減量は、ハイブリッド燃料を生成するための特定の処理に対して、約５０％であると期待される。一方、最終用途からの二酸化炭素および粒子排出量における３０％の低減化が期待される。このように係るハイブリッド燃料の使用は環境に対する影響を低減させた。さらに、ハイブリッド燃料の特定の実施形態は、多くのバイオディーゼル生成物に見られるエステル交換ステップを回避する。このようにこれらのハイブリッド燃料はグリセリン、脂肪酸メチルエステル（ＦＡＭＥ）、または脂肪酸エチルエステル（ＦＡＥＥ）を含まないであろう。これらは一般に、通常のバイオディーゼル生成物中には、少なくとも少量が見出される。これらの副生成物が特定の燃料（例えばジェット燃料）中に存在することが規制ガイドラインで禁じられているため、これらのハイブリッド燃料は、最も一般的なバイオディーゼル生成物とは異なり、既存の管路インフラストラクチャを介しての輸送に対して好適である。さらにエステル交換ステップを回避することにより、当該処理に関する資本コスト、操業コスト、複雑性、および時間が回避される。これにより、係るハイブリッド燃料を生成するコストが低くなる。
【０１４３】
上述の利点では、本発明の実施形態が、Ｗｅｌｌ−ｔｏ−Ｗｈｅｅｌの検討およびライフサイクル・アナリシスに基づいて生物燃料および温室効果ガスに関するＡＳＴＭおよびＥＵ全体にわたる目標を満足するドロップイン燃料を提供することが示される。ハイブリッド燃料の実施形態は、単に燃料添加剤としてではなく燃料全体としての使用が可能であるという点で、ドロップインであると考えられる。特定の液体ハイブリッド燃料が天然ガスの使用を通して形成されるため、液体石油に対する必要性が低くなる。追加的に、液体燃料を形成するための処理は、現在のところ使用されていない天然ガス供給を有する遠隔地に適応され得る。
【０１４４】
本明細書で開示の処理の実現形態により形成されるハイブリッド燃料は、上述の望ましい特性を示す一方で、従来の燃料に見られる特性も保持している。例えば本明細書で記載のハイブリッド燃料は、単位ポンド／ガロンあたり高いエネルギー含量を有し、複数の凍結サイクルを耐える能力を有し、安定であり、望ましい粘度およびセタン価（軽油型の燃料の代替物に対して）と、等価なリン含有量と、適合した蒸留曲線と、望ましい腐食特性と、既存のシール物質との適合性と、を有する。
【０１４５】
他の例示的実施形態については以下のように説明され得る。
【０１４６】
特定の例示的な実施形態は、改質、分解、水素化、メチル化、酸化的脱硫、水素脱硫、カルボニル化、ヒドロホルミル化、アルキル化、重合、および他の精製および／または化学的原料処理を行うために、純粋な酸素および／または他の選択されたガスを使用して（および／または、別個に、または組み合わせて、酸素、ＣＯ、ＣＯ２、水、水素、炭化水素ガス、および組み合わせ／選択された配合物比を用いて、メタンを改質して）、非熱／非平衡プラズマから生成されたフリーラジカルを組み合わせることを含み得る。原料および／または選択されたプラズマガスは、アルゴン、ゼオン、窒素などの不活性ガス、またはＣＯ、エタン、ブタン、ＤＭＥ、アンモニア、尿素、合成ガス、その他も含み得る。設計者反応を提供するための特定のプラズマ強度の利用が、利用され得る。気相反応は、供給ガスの分離、および／または、振動および／または回転励起レベルまでのガスの刺激をもたらす。空間速度を選択することは、所望の生成物を達成するために利用され得る。
【０１４７】
特定の例示的な実施形態は、所望の最終炭化水素生成物を達成するために、非熱／非平衡プラズマにより生成されたラジカルと様々なガスとの配合と、選択されたオイル留分の後続のおよび／またはコプロセッサ処理と、を選択することを含む。
【０１４８】
特定の例示的な実施形態は、
ａ．長い鎖状分子を分解することと、
ｂ．酸化的脱硫および水素脱硫−重油および研磨と、
ｃ．良好な燃料性能を目指して酸素含有量を向上させるために、軽油および他の生成物を組み合わせるための合成オイル留分を作ることと、
を含む、オイルストリームの断片化および機能化のために、酸素ラジカルおよび／または刺激された留分を利用することを含み得る。
【０１４９】
特定の例示的な実施形態は、所望の最終生成物を達成するために、これらの技術を順次適用することを含み得る。
【０１５０】
特定の例示的な実施形態は、これらの技術を、上流側処理（源泉）に、中間ストリーム（精製）に、および最終のエンジン用途に、適用することを含み得る。
【０１５１】
特定の例示的実施形態は、燃料体積を拡張し燃料特性を改善するために、天然ガスおよび／または酸素と燃料とを組み合わせることを含み得る。
【０１５２】
酸素含有留分に関する望ましい状況については本明細書において以前の箇所で説明した。特定の例示的実施形態はプラズマ／フリーラジカルに対する酸素追加のための技術を拡張することを含み得る。同様に、重油に対してわれわれが含んだ概念については本明細書の以前の箇所で説明した。特定の例示的な実施形態は、目標を達成するために、酸素プラズマおよび水素／メタンラジカル反応を使用することを含む。特定の例示的な実施形態は、ＨＤＳと組み合わされたプラズマにより生成されたフリーラジカルを使用する酸化的脱硫技術も含み得る。参照により、この応用は生物燃料に適用される。
【０１５３】
本発明の範囲が上述の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、これまで説明してきた変更例および改善例を含むものであることが理解されるであろう。上記で記載のすべての参考文献は、本明細書で参照することにより、その全体は援用される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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