(57)【要約】本発明は、（ａ）炭素質供給材料スラリーを連続供給で第１反応容器中に導入し；（ｂ）炭素質供給材料スラリーにが第１反応容器内において５〜３０分の滞留時間を有するようにし、炭素質供給材料スラリーを、水が水蒸気に気化しないような圧力において約２６０〜約３２０℃の温度に加熱することによって、炭素質供給材料スラリーを、炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーに転化させる；ことを含む、炭素質供給材料スラリーを合成燃料ガスに転化させる方法に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素質供給材料スラリーを合成燃料ガスに転化させる方法であって、
（ａ）炭素質供給材料スラリーを連続供給で第１反応容器中に導入し；
（ｂ）該炭素質供給材料スラリーが該第１反応容器内において５〜３０分の滞留時間を有するようにし、該炭素質供給材料スラリーを、水が水蒸気に気化しないような圧力において約２６０〜約３２０℃の温度に加熱することによって、該炭素質供給材料スラリーを、炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーに転化させ；
（ｃ）該炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーを、該第１反応容器から、同伴流水蒸気改質気化装置を含む第２反応容器に移送し、該水の少なくとも一部が水蒸気に気化するように該移送に伴って圧力低下を導入して炭素チャー及び水蒸気を含む炭素チャースラリーを生成させ；そして
（ｄ）該第２反応容器内で、該炭素チャー及び水蒸気を含む炭素チャースラリーから合成燃料ガスを含む混合物を生成させ、その際、該気化装置が約１０００℃を超えない該気化装置内のプロセスバルク温度を生成させる；
ことを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、該第１反応容器が、プロセス入口点、プロセス出口点、及び該プロセス入口点と該プロセス出口点を接続する配管を含む方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって、該同伴流水蒸気改質気化装置がニッケルを含む材料で構成されている方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法であって、該第２反応容器に導入される該炭素質供給材料が２〜２０ミクロンの平均粒径を有する方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法であって、該第２反応容器に導入される該炭素質供給材料が４〜１５ミクロンの平均粒径を有する方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法であって、該第２反応器内の該炭素質供給材料が乱流速度流に巻き込まれる方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の方法であって、プロセスバルク温度が少なくとも８５０℃である方法。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれかに記載の方法であって、該プロセスバルク温度が６５０℃を超えない方法。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれかに記載の方法であって、該プロセスバルク温度が５５０℃を超えない方法。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の方法であって、該プロセスバルク温度が５００℃を超えない方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、請求項１の工程（ｂ）を、９００ｐｓｉａより高いが１３００ｐｓｉａを超えない温度で行う方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が、都市廃棄物、農業廃棄物、及び食品廃棄物の１又はそれを超えるものに由来する方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、該炭素質供給材料が、おむつ、食品、繊維製品、木、園芸廃棄物、紙、及びプラスチックの１又はそれを超えるものを含む方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法であって、該炭素質供給材料が農業廃棄物を含む方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法であって、該炭素質供給材料が食品廃棄物を含む方法。
【請求項１６】
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が汚染土壌を含む方法。
【請求項１７】
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が１又はそれを超える化石燃料を含む方法。
【請求項１８】
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料がゴムを含む方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、該ゴムがタイヤ及びタイヤからの破片の１又はそれを超えるものを含む方法。
【請求項２０】
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が医療廃棄物を含む方法。
【請求項２１】
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が有害化学廃棄物を含む方法。
【請求項２２】
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が汚染水性廃棄物を含む方法。
【請求項２３】
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が下水を含む方法。
【請求項２４】
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が（公序良俗違反につき、不掲載）を含む方法。
【請求項２５】
請求項１〜１１のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が放射性廃棄物を含む方法。
【請求項２６】
請求項１〜２５のいずれかに記載の方法であって、該第２反応容器が、それぞれが少なくとも２０ｐｐｍであるＡｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｐ、Ｓ、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＺｎを含む灰分を更に生成する方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法であって、該灰分が、それぞれが少なくとも５ｐｐｍであるＣｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、及びＺｒを更に含む方法。
【請求項２８】
炭素質供給材料スラリーを合成燃料ガスに転化させる方法であって、
（ａ）炭素質供給材料スラリーを連続供給で第１反応容器中に導入し；
（ｂ）該炭素質供給材料スラリーが該第１反応容器内において５〜３０分の滞留時間を有するようにし、該炭素質供給材料スラリーを、水が水蒸気に気化しないような圧力において約２６０〜約３２０℃の温度に加熱することによって、該炭素質供給材料スラリーを、炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーに転化させ；
（ｃ）該炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーを、該第１反応容器から、同伴流水蒸気改質気化装置を含む第２反応容器に移送し、該水の少なくとも一部が水蒸気に気化するように該移送に伴って圧力低下を導入して炭素チャー及び水蒸気を含む炭素チャースラリーを生成させ；そして
（ｄ）該第２反応容器内で、該炭素チャー及び水蒸気を含む炭素チャースラリーから合成燃料ガスを含む混合物を生成させ、その際、該気化装置が６５０℃を超えない該気化装置内のプロセスバルク温度を生成させる；
ことを含む方法。
【請求項２９】
請求項２８に記載の方法であって、該第１反応容器が、プロセス入口点、プロセス出口点、及び該プロセス入口点と該プロセス出口点を接続する配管を含む方法。
【請求項３０】
請求項２８又は２９に記載の方法であって、該同伴流水蒸気改質気化装置がニッケルを含む材料で構成されている方法。
【請求項３１】
請求項２８〜３０のいずれかに記載の方法であって、該第２反応容器に導入される該炭素質供給材料が２〜２０ミクロンの平均粒径を有する方法。
【請求項３２】
請求項２８〜３１のいずれかに記載の方法であって、該第２反応容器に導入される該炭素質供給材料が４〜１５ミクロンの平均粒径を有する方法。
【請求項３３】
請求項２８〜３２のいずれかに記載の方法であって、該第２の反応器内の該炭素質供給材料が乱流速度流に巻き込まれる方法。
【請求項３４】
請求項２８〜３３のいずれかに記載の方法であって、該プロセスバルク温度が５５０℃を超えない方法。
【請求項３５】
請求項２８〜３４のいずれかに記載の方法であって、該プロセスバルク温度が５００℃を超えない方法。
【請求項３６】
請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が、都市廃棄物、農業廃棄物、及び食品廃棄物の１又はそれを超えるものに由来する方法。
【請求項３７】
請求項３６に記載の方法であって、該炭素質供給材料が、おむつ、食品、繊維製品、木、園芸廃棄物、紙、及びプラスチックの１又はそれを超えるものを含む方法。
【請求項３８】
請求項３６に記載の方法であって、該炭素質供給材料が農業廃棄物を含む方法。
【請求項３９】
請求項３６に記載の方法であって、該炭素質供給材料が食品廃棄物を含む方法。
【請求項４０】
請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が汚染土壌を含む方法。
【請求項４１】
請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が１又はそれを超える化石燃料を含む方法。
【請求項４２】
請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料がゴムを含む方法。
【請求項４３】
請求項４２に記載の方法であって、該ゴムがタイヤ及びタイヤからの破片の１又はそれを超えるものを含む方法。
【請求項４４】
請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が医療廃棄物を含む方法。
【請求項４５】
請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が有害化学廃棄物を含む方法。
【請求項４６】
請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が汚染水性廃棄物を含む方法。
【請求項４７】
請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が下水を含む方法。
【請求項４８】
請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が（公序良俗違反につき、不掲載）を含む方法。
【請求項４９】
請求項２８〜３５のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が放射性廃棄物を含む方法。
【請求項５０】
請求項２８〜５０のいずれかに記載の方法であって、該第２反応容器が、それぞれが少なくとも２０ｐｐｍであるＡｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｐ、Ｓ、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＺｎを含む灰分を更に生成する方法。
【請求項５１】
請求項５１に記載の方法であって、該灰分が、それぞれが少なくとも５ｐｐｍであるＣｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、及びＺｒを更に含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本出願は、２０１４年７月２８日出願の米国特許出願６２／０２９，６９１、及び２０１５年３月２３日出願の米国特許出願６２／１３６，８２５（それぞれの開示事項は参照として本明細書中に包含する）の利益を主張する。
【０００２】
[0002]本発明は、概して、炭素質供給材料を受け入れて合成燃料ガスを製造するガス化システム及び関連する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
[0003]気化装置は長い間継続している技術であるが、これらは未だ、供給材料の処理に関連するそれらの特有の複雑な性質のために、化石燃料を我々が使用することには大きな課題がある。ガス化は厳密でない科学であるので、技術者は、操作者に供して予測可能な機械として用いることができるプロセス又は製品を開発することに今日まで成功していない。供給材料における変動は、均一な種の供給材料の中においても変動する結果を与える。
【０００４】
[0004]既存の技術は、幾つかのスタイルの気化装置から構成されている。大部分は、数十年前に最初に構築されたスタイルのものであり、供給材料の床を容器内において、又は複数の容器内において複数の段階で加熱し、供給材料を大気圧又は昇圧のいずれかにおける加熱にかけ、これを供給材料のガス化反応に供される水蒸気、酸素、空気、及び多少の他のガスの存在下で行う。気化装置は、燃焼（これが最も通常的である）によって直接加熱することができ、或いは他の加熱源によって間接的に加熱することができる。
【０００５】
[0005]最初のベルトタイプ又は移動床の気化装置が幾つかの用途においては未だ使用されており、ここではコンベヤーベルトによって供給材料を加熱区域を通して移動させながら乾燥した供給材料を加熱する。供給材料は時間と共に分解し、機械の末端に灰分が残留する。合成天然ガス（シンガス）が放出され、反応器内に捕捉される。
【０００６】
[0006]上向流型、下向流型、及び直交流型気化装置は、大きな容器から構成され、その中で重力によるか、或いは駆動蒸気、空気、又は他の流動化噴射剤によって反応区域を通して供給材料を送る。これらは、通常はより効率的であるが、これも乾燥した供給材料が必要である。
【０００７】
[0007]気化装置の他の主要なタイプは「タンブラー」スタイルの気化装置であり、ここでは、回転するドラムによってその中の供給材料を回転させて、転動するチューブ内に同伴されるか、又はその外部に供給される加熱媒体に供給材料を曝露する。これらの気化装置は、大規模運転においてはあまり実用的ではなく、供給材料を完全に乾燥させることが必要であり、これにより熱分解及びガス化が起こる。
【０００８】
[0008]更に他の方法は同伴流気化装置であり、ここでは、供給材料を、通常は水蒸気又は空気と共に容器中に注入するが、水素又は不活性ガスも同伴させる。流れに流動化剤を同伴させ、これらを通常は間接的に加熱する。既存の技術には、供給材料を同伴する前に乾燥する同伴流ガス化が含まれる。
【０００９】
[0009]幾つかのスタイルは、気化装置の前に配置され、供給材料を乾燥してそれから軽質の気体状物質を抽出する脱揮反応器を含む。これにより、ガス化の前に同伴酸素が消費されて、供給材料が同伴酸素と化合して熱分解して劣った品質のシンガスを生成する「暴走反応」が排除される。
【００１０】
[0010]これらの方法は全て、これらのプロセスの制御性が固定された機械の寸法を前提とするものであり、これらの気化装置の運転特性を変化させる能力はこれによって制限されるという１つの大きな欠点を有している。
【００１１】
[0011]廃棄物を取り扱う他の方法としては、堆肥化、消化、焼却、及び超臨界水処理が挙げられる。堆肥化は費用がかかり、流出に基づく環境汚染の可能性を有しており、廃棄物に関する長い分解時間を有する。焼却は費用がかかり、高い環境汚染の可能性を有しており、しばしば市民の反対に直面する。超臨界水処理は、３，０００ｐｓｉ超で運転するプロセスのために好適な装置が必要である。非常に高い圧力と発熱反応の組合せは、運転するのが危険な可能性がある。更に、超臨界プロセスは、炭素がＣＯ２として消費されるので水素燃料のみを生成する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
[0012]したがって、これらの課題を克服する改良されたガス化システム及び関連する方法に対する必要性が当該技術において存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
[0013]幾つかの態様においては、本発明は、
炭素質供給材料スラリーを合成燃料ガスに転化させる方法であって、
（ａ）炭素質供給材料スラリーを連続供給で第１反応容器中に導入し；
（ｂ）炭素質供給材料スラリーが第１反応容器内において５〜３０分の滞留時間を有するようにし、炭素質供給材料スラリーを、水が水蒸気に気化しないような圧力において約２６０〜約３２０℃の温度に加熱することによって、炭素質供給材料スラリーを、炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーに転化させ；
（ｃ）炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーを、第１反応容器から、同伴流水蒸気改質気化装置を含む第２反応容器に移送し、その水の少なくとも一部が水蒸気に気化するようにかかる移送に伴って圧力低下を導入して炭素チャー及び水蒸気を含む炭素チャースラリーを生成させ；そして
（ｄ）第２反応容器内で、炭素チャー及び水蒸気を含む炭素チャースラリーから合成燃料ガスを含む混合物を生成させ、その際、気化装置が１０００℃を超えない気化装置内のプロセスバルク温度を生成させる；
ことを含む方法に関する。
【００１４】
[0014]幾つかの方法においては、第１反応容器は、プロセス入口点、プロセス出口点、及びプロセス入口点とプロセス出口点を接続する配管を含む。幾つかの好ましい態様においては、同伴流水蒸気改質気化装置は、ニッケルを含む材料で構成されている、
[0015]任意の好適な炭素質供給材料を用いることができる。幾つかの態様においては、第２反応容器に導入される炭素質供給材料は、２〜２０ミクロンの平均粒径を有する。幾つかの好ましい態様においては、第２反応容器に導入される炭素質供給材料は、４〜１５ミクロンの平均粒径を有する。好ましくは、第２の反応器内の炭素質供給材料は、乱流速度流に巻き込まれる。
【００１５】
[0016]入口の組成、出口の要求、又は規制の検討に依存して、バルクプロセス温度を変化させて所望の結果を満足することができる。幾つかの態様においては、プロセスバルク温度は、少なくとも５００、５５０、６５０、又は８５０℃である。
【００１６】
[0017]幾つかのプロセスにおいては、工程（ｂ）は、９００ｐｓｉａより高いが１３００ｐｓｉａを超えない温度で行う。
[0018]幾つかのプロセスにおいては、炭素質供給材料は、都市廃棄物、農業廃棄物、及び食品廃棄物の１又はそれを超えるものに由来する。他の態様においては、炭素質供給材料は、おむつ、食品、繊維製品、木、園芸廃棄物、紙、及びプラスチックの１又はそれを超えるものを含む。
【００１７】
[0019]幾つかのプロセスに関しては、炭素質供給材料は汚染土壌を含む。他のプロセスは、供給材料として１種類以上の化石燃料を用いる。
[0020]ゴムを炭素質供給材料として用いることができる。ゴムの１つの源物質はタイヤ及びタイヤからの破片である。
【００１８】
[0021]幾つかの態様においては、炭素質供給材料は医療廃棄物を含む。他の態様においては、炭素質供給材料は有害化学廃棄物を含む。
[0022]幾つかの態様においては、炭素質供給材料は汚染水性廃棄物を含む。幾つかの炭素質供給材料は下水を含む。
【００１９】  [0023]ここに開示する方法はまた、炭素質供給材料が（公序良俗違反につき、不掲載）を含む場合に用いることもできる。  [0024]更に他の態様においては、炭素質供給材料は放射性廃棄物を含む。【００２０】
[0025]幾つかの態様においては、第２反応容器は、それぞれが少なくとも２０ｐｐｍであるＡｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｐ、Ｓ、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＺｎを含む灰分を更に生成する。幾つかの態様においては、灰分は、それぞれが少なくとも５ｐｐｍであるＣｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、及びＺｒを更に含む。
【００２１】
[0026]本発明の他の形態は、炭素質供給材料スラリーを合成燃料ガスに転化させる方法であって、
（ａ）炭素質供給材料スラリーを連続供給で第１反応容器中に導入し；
（ｂ）炭素質供給材料スラリーが第１反応容器内において５〜３０分の滞留時間を有するようにし、炭素質供給材料スラリーを、水が水蒸気に気化しないような圧力において約２６０〜約３２０℃の温度に加熱することによって、炭素質供給材料スラリーを、炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーに転化させ；
（ｃ）炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーを、第１反応容器から、同伴流水蒸気改質気化装置を含む第２反応容器に移送し、その水の少なくとも一部が水蒸気に気化するようにかかる移送に伴って圧力低下を導入して炭素チャー及び水蒸気を含む炭素チャースラリーを生成させ；そして
（ｄ）第２反応容器内で、炭素チャー及び水蒸気を含む炭素チャースラリーから合成燃料ガスを含む混合物を生成させ、その際、気化装置が６５０℃を超えない気化装置内のプロセスバルク温度を生成させる；
ことを含む方法に関する。
【００２２】
[0027]本発明の幾つかの方法は、少なくとも４０体積％、幾つかの態様においては約４０体積％〜６０体積％のＨ２を生成する。幾つかの方法は、３０体積％以下、幾つかの態様においては約１５〜約３０体積％のＣＯ２を生成する。幾つかの方法においては、約５体積％〜約２０体積％、幾つかの方法においては約８体積％〜約２０体積％のメタンが生成する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】[0028]図１は、本発明の幾つかの態様を実施するのに好適なプロセス装置の配置の一例の概要図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
[0029]本発明は、本開示の一部を形成する添付の図面及び実施例に関連する以下の詳細な説明を参照することによってより容易に理解することができる。本発明は、ここに記載及び／又は示されている具体的な生成物、方法、条件、又はパラメーターに限定されず、ここで用いる技術用語は例のみの目的で特定の態様を記載するためのものであり、特許請求する発明を限定することは意図しない。同様に、可能なメカニズム又は作用機構或いは改良の理由に関する記載は例示のみであると意図され、ここに示す発明は任意のかかる示唆されたメカニズム又は作用機構或いは改良の理由の正誤によって制約を受けるものではない。本明細書全体にわたって、記載は、かかる手段を形成する方法、並びにその結果として得られる対応する物理的手段それ自体、並びにかかる手段に関して参照されている用途及び直ちに明らかな用途の両方を指すと認識される。
【００２５】
[0030]本明細書において、記載が明確に他に示していない限りにおいては、単数形は複数物を包含し、特定の数値の記載は少なくともその特定の値を包含する。而して、例えば「材料」という記載は、かかる材料、及び当業者に公知のその等価物などの少なくとも１つの記載である。
【００２６】
[0031]「約」の先行詞を用いることによって値が概数として表されている場合には、この特定の値は他の態様を形成すると理解される。一般に、「約」の用語の使用は、開示されている主題によって得られると考えられる所望の特性に応じて変化する可能性がある概数を示し、その機能に基づいてそれが用いられる具体的な文脈において解釈されるべきであり、当業者であればそれをそのように解釈することができる。存在する場合には、全ての範囲は包含的であり、組み合わせることができる。
【００２７】
[0032]明確にするために別の態様の文脈においてここに記載している本発明の幾つかの特徴はまた、単一の態様において組み合わせて与えることもできることを認識すべきである。これとは逆に、簡潔にするために単一の態様の文脈において記載している本発明の種々の特徴はまた、別々か又は任意の下位の組合せで与えることもできる。更に、範囲で示される値の記載は、その範囲内のありとあらゆる値を包含する。
【００２８】
[0033]一般に、用語は、それらが出現する文脈において当業者によって理解されるようなそれらの明白な普通の意味で与えられる。しかしながら、曖昧さを回避するために、幾つかの用語を明細書中で説明する。
【００２９】
[0034]図１は、本発明の幾つかの態様を実施するのに好適なプロセス装置の配置の一例の概要図を示す。この概要図においては、ゴミ又は他の供給材料を脱揮反応器（ＤＶＲ）２０に供給して、ここで圧力下で加熱してバイオチャーに転化させる。通常は、供給材料は受容容器１０からポンプによって供給／注入される。ＤＶＲからの材料は気化装置４０に供給することができ、ここでバイオチャー及び水を、合成燃料、水蒸気、及び灰分に転化させる。気化装置４０からの材料は、合成燃料冷却及び分離システム５０に供給することができ、ここで合成燃料を灰分及び水から分離して冷却する。熱回収ユニット３０及び６０を用いて、ＤＶＲ及び合成燃料冷却及び分離装置５０から熱を回収して、他の用途のために用いることができる。灰分は、回収して有益に利用する（例えば肥料）か、又は廃棄することができる。
【００３０】
[0035]本方法は、現在公知の方法に対して数多くの有利性を有する。これは、プロセスを推進するために生成した燃料ガスの一部が分解されないように運転することができる。この運転は、環境汚染の見地から有利である可能性がある。
【００３１】
[0036]水は、全ての供給材料中に種々の比で同伴されている。従来の燃焼又は乾式ガス化プロセスにおいては、この水は蒸発させなければならず、これは大きなエネルギー損失をもたらす。本発明方法は、水をプロセス流から蒸発又は抽出しない。
【００３２】
[0037]更に、本方法は、生成したガスから有害又は危険な材料（むしろ灰分スラリー中に見られる）を自己洗浄する同伴流自己空気汚染制御メカニズムを用いることができる。フラッシングによる粉砕作用によって、４〜１５ミクロンの非常に微細な灰分が生成した。
【００３３】
[0038]更に、連続供給運転に関しては実質的にタールの生成は見られない。プロトタイプスケールにおいては、炭素ベースの転化可能な廃棄物の９８％超を燃料ガスに転化させて、予測された温度よりも低い（１２００°Ｆより低い）温度で水素に富む（モル基準で４８．７％）燃料ガスを生成させることができる。
【００３４】
[0039]本明細書において用いる「供給材料」という用語は、一般に処理目的のためにシステム中に供給することができる任意のエネルギーを有する材料を意味する。したがって、１つのシステムの産出物は、他のシステムのための供給投入材料として機能させることができる。
【００３５】
[0040]本合成ガス製造プロセスは、任意の与えられた供給材料に関して同じように物理的に設計された反応器システムを用いて、任意のタイプの炭素質供給材料を処理することができる。本システムはモジュール式であり、それらを能力及び反応パラメーターの点で調整できるようになっている。任意の好適な炭素質供給材料を用いることができるが、かかる供給材料の例としては、都市廃棄物、農業廃棄物、食品加工廃棄物、及び産業廃棄物が挙げられる。
【００３６】
[0041]「炭素チャー」とは、炭化水素の不完全燃焼によって生成する残渣である。
[0042]「同伴流水蒸気改質気化装置 (entrained flow steam reforming gasifier)」とは、粉砕又は微粉化された炭化水素を酸素及び水蒸気と反応させて気体状燃料を生成させる反応器である。かかる反応器は当業者に公知である。
【００３７】
[0043]「プロセスバルク温度」とは、加熱された後に本方法の気化装置を出る流れの平均集合体温度である。
[0044]「合成燃料」とは、石炭、シェール又はタールサンドから抽出される油、或いはここに記載する有機ベースの供給材料のような炭素質供給材料から製造される液体状又は気体状燃料である。幾つかの態様においては、合成燃料は、水素（Ｈ２）、並びにＣＨ４のような低分子量の炭化水素を含む。
【００３８】
[0045]都市廃棄物は、おむつ、食品、繊維製品、木、園芸廃棄物、紙、及びプラスチックの１又はそれを超えるものを含む混合廃棄物流である。
[0046]混合廃棄物流中の紙は、飲料容器、新聞紙、段ボール、クラフト紙、プリンター及びコピー用紙、書籍、並びに雑誌の１又はそれを超えるものを含む。
【００３９】
[0047]混合廃棄物流中のプラスチックは、１種類以上のプラスチックを含む。幾つかの態様においては、プラスチックは、プラスチック＃１：ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ又はＰＥＴＥ）、プラスチック＃２：高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、プラスチック＃３：ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、プラスチック＃４：低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、プラスチック＃５：ポリプロピレン（ＰＰ）、プラスチック＃６：ポリスチレン（ＰＳ）、及びプラスチック＃７：その他の１又はそれを超えるものを含む。幾つかの態様においては、プラスチックは、ＨＤＰＥボトル及びＰＥＴボトルの１又はそれを超えるものを含む。幾つかの態様においては、プラスチックはフィルムの形態である。幾つかの態様においては、プラスチックは食品容器の形態である。
【００４０】
[0048]園芸廃棄物には、芝の刈取物、葉、及び木の１又はそれを超えるものを含めることができる。
[0049]繊維製品には、織布及び不織布を含めることができる。繊維製品の例としては、廃棄された衣服、家具（椅子張り材を含む）、ラグ及びカーペット、タオル、ベッド用のカバー（ベッドリネンを含む）、テーブルなど、並びに織布及び不織布を含む他の物品（バックパック、旗、及び傘を含む）が挙げられる。
【００４１】
[0050]農業廃棄物は、動物廃棄物（肥やし、死体、及び動物屠殺業者の廃棄物を含む）、
農場廃棄物（雑草、植物、及び藁を含む）、及び農工業廃棄物（穀物（トウモロコシ及び小麦を含む）からの屑、糖蜜、サトウキビ、並びに果実及び野菜の皮、並びに他の野菜及び果実の廃棄物）の１又はそれを超えるものを含む。
【００４２】
[0051]食品廃棄物としては、食肉、野菜、果実、パン、飲料、パン製品などの１又はそれを超えるものからの屑が挙げられる。
[0052]汚染土壌とは、石油、化学物質、又は他の炭素質廃棄物の１又はそれを超えるものを含む土壌である。
【００４３】
[0053]医療廃棄物は、１種類以上のプラスチック（例えば、注射器、チューブなど）、布帛（例えば手当用品及び包帯）、放射性物質、化学物質、及び体液、並びに医療機関において生成する他の炭素質廃棄物質を含む。
【００４４】
[0054]有害化学廃棄物は、商業的な化学副生成物、殺虫剤、洗浄剤、塗料、オイル、潤滑剤のような廃棄された化学物質、放射性廃棄物、核廃棄物、並びに他の商業用及び住居用有害化学廃棄物の１又はそれを超えるものを含む。
【００４５】
[0055]化石燃料としては、プロパン、天然ガス、及び他の石油系燃料生成物が挙げられる。
[0056]汚染された水性廃棄物としては、汚染された水、動物性肥料混合物、及び他の汚染された水溶液又はスラリーが挙げられる。幾つかの態様においては、水性廃棄物は濃縮して８５％以下の水を含むようにすることができる。
【００４６】  [0057]下水には、浄化槽システム又は都市下水流或いは下水を含む他の流れから取り出される１種類以上の物質を含めることができる。  [0058]（公序良俗違反につき、不掲載）には人体及びその部分が含まれる。処理には火葬処理が含まれる。
【００４７】
[0059]供給材料スラリーは、炭素質供給材料から形成することができる。幾つかの好ましい態様においては、供給材料スラリーは、４０％〜８５％の水、幾つかの態様においては４０％〜８０％の水、又は６０％〜８５％の水を含む。このパーセントは、供給材料の構成成分の質量を基準とするものである。有利なことに、原材料は、通常は乾燥のためのエネルギーをかけることなくそのままで受け入れることができる。流れから固体又は液体を分離する必要はない。
【００４８】
[0060]本発明は、供給材料の計量を用いて供給材料を脱揮反応器（ＤＶＲ）中に導入することができる。幾つかの態様においては、それぞれの供給材料計量装置は、ブロック弁及び計量弁の少なくとも１つを含む。好ましい態様においては、加熱流体計量装置は空気ダンパーである。供給材料は、ＤＶＲ中に導入する前にタンク内に保持することができる。
【００４９】
[0061]本発明は、乾燥又は水を水蒸気に気化させずに加圧脱揮を行うことができる。本発明は、亜飽和水状態を用いることができ、超臨界水の必要性を回避することができる。幾つかの態様においては、本方法は、約２０分、幾つかの態様においては約５〜３０分のプロセス滞留時間を有する。廃棄物スラリーをチャー／揮発分／水の混合物に転化させるプロセスは、吸熱性又は発熱性であってよい。
【００５０】
[0062]ＤＶＲと気化装置の間に制御弁を用いて、ＤＶＲから気化装置へのフラッシングを制御することができる。例えば、１２００ｐｓｉ及び５５０°Ｆにおいて３８％のフラッシングが観察された。弁を通過することによって起こる粉砕によって、４〜１５ミクロンの粒径を有する最大反応表面積が生成する。更に、流速が劇的に増加し、水蒸気は水の１４倍の体積である。
【００５１】
[0063]幾つかの態様においては、気化装置は、T316L又はT310ステンレススチールの一方又は両方を含む材料で構成される。幾つかの態様においては、気化装置は、大気圧付近の圧力、及び６００〜１２００°Ｆのバルク流体流温度で運転する。本プロセスは材料のガス化を起こして、著しく高い水素分率及び非常に高い材料転化率を与える。
【００５２】
[0064]ガス化プロセスは、間接的に加熱したプロセス流を用いることができる。いかなる種類の触媒に関しても、マトリクス／拡大表面は必要ない。本プロセスは、高い温度利得で短い滞留時間を用いることができる。本プロセスは、完全に乱流の状態を伴う高い速度を用いることができる。重要なことは、本方法は実質的に１００％の固定炭素及び揮発性炭素の両方を使用する。運転温度は、供給材料の関数として調節することができる。通常は、シンガス中において高い（通常は約５０％の）水素分率が生成する。本プロセスは空気の注入は必要なく、存在したとしてもタール、ダイオキシン、又はフランを僅かしか生成しない。
【００５３】
[0065]合成燃料冷却及び分離装置は、シングルパスの多段階冷却器／凝縮器であってよい。複数段階の冷却によって高グレードの熱回収が可能である。このプロセスから捕捉される灰分は、完全に含まれており、処理可能である。
【実施例】
【００５４】
実施例１：
[0066]廃棄物を合成燃料に転化させるために二反応器システムを用いた。このシステムは、炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーに転化させるための炭素質供給材料スラリーの入口を有する第１の反応器（ＤＶＲ）を有していた。この反応器は、炭素質供給材料スラリーが反応器内において５〜３０分の滞留時間を有するようにすることができた。ＤＶＲ内の圧力は、９００〜１３００ｐｓｉの間にうまく維持された。ＤＶＲ加熱媒体の温度は、６００〜５００°Ｆの間で働かせた。５００°Ｆより低い温度においてはプロセスは機能せず、気化装置から合成燃料ではなく「煙」が生成したことが注目された。５００°Ｆより高い温度においては、清浄な合成燃料が生成した。清浄な合成燃料のために、ＤＶＲプロセスの出口温度は運転しながら５５０〜４５０°Ｆの間に維持した。
【００５５】
[0067]この実施例に関しては、ＤＶＲはT316ステンレススチールで構成した。
[0068]制御弁の粉砕作用を用いて、４〜１５ミクロンの粒径の灰分を生成させた。認められた材料は、寸法のスクリーニングを行わないでスラリーとしてブレンダー内で粗粉砕した。灰分の研究室分析によってこの結果が確認された。
【００５６】
[0069]運転中においては、制御弁の直後に大きなフラッシング作用及び速度が観察された。
[0070]気化装置は９００°Ｆ〜１６００°Ｆの範囲のバルク温度までで運転した。幾つかの態様においては、気化装置のコイル金属はT316L又はT310（いずれの組成もニッケルを含む）を含んでいた。ガスの結果は大きな水素の生成を示し、これは気化装置内における増加した反応速度及び／又は開始温度を示す。
【００５７】
[0071]材料の転化率は転化可能な内容物（揮発分＋固定炭素）の９８％であった。灰分のサーモグラフィー研究室分析によって、灰分に加えて非常に小さい割合の炭素が残留していたことが示された。１つの場合においては、シンガスの５０モル％はＨ２であることが分かった。他の場合においては、炭化水素の良好な混合物が観察された。
【００５８】
実施例２：
[0072]合成医療廃棄物流（ＭＳＷ）から形成された２つの気体試料バッグを化学特性分析にかけ、これと並行して廃棄物供給スラリーを発熱量に関して試験し、灰分懸濁液を粒子の寸法及び形状並びに元素組成に関して分析した。種々の条件下で種々の検出器を用いて行ったガスクロマトグラフィーを用いて、永久気体、炭化水素、及び他の揮発性化合物を分析し、一方で顕微鏡を用いて残留灰分を調べた。出発材料のスラリーをボンベ熱量計によって分析して、乾燥した固形分の燃焼熱を求めた。
【００５９】
[0073]クライアントによって供給材料の組成が提供された。これを表ＩＩに示す。これらの固形分は水性スラリーとして形成されたので、試験のためにこの固形分を単離して乾燥した。固形分の発熱量を求めるために、二弁ボンベを備えたParr断熱熱量計を用いて燃焼熱を測定した。０．５〜１．０ｇの乾燥した固形分を高圧鋼製ボンベ内に配置し、３５気圧の酸素で加圧した。ボンベを、断熱熱量計内に設置されている水の良く撹拌されている容器内に浸漬した。白熱鉄線を用いて着火を行った。着火の前、着火中、及び着火後において、水の温度を記録した。ヒューズ及び試料の燃焼によって得られる温度変化は、試料の燃焼熱及び熱量計定数に比例する。熱量計定数は安息香酸標準試料を用いて求めた。更なる幾つかの補正（１つは燃焼するヒューズによって与えられる熱に関するものであり、１つは硫酸の形成に関するものであり、１つは硝酸の形成に関するものであった）を行った。測定された試料重量、測定された温度上昇、ヒューズの補正、硫酸の補正、硝酸の補正、及び熱量計定数から、燃焼熱を求めた。
【００６０】
[0074]誘導結合プラズマ発光分光分析法（ＩＣＰ−ＯＥＳ、Perkin-Elmer 3300DV）を用いて、これらの固形分の消化物に対して元素分析を行った。約６ｇの材料をオーブン内で乾燥し、次に濃ＨＣｌと混合して溶解した。金属を、固形分の乾燥基準で定量した。
【００６１】
[0075]この供給材料から気体を得て、これをガスクロマトグラフィーによって分析した。永久ガス、並びにＣＯ及びＣＨ４のような他の小さい分子は、ＧＣ−ＴＣＤ（HP5890A、Supelco Carboxen 1000）によって測定した。気密シリンジを用いて気体をサンプリングし、ＧＣシステム中に注入した。クロマトグラムを標準気体混合物（Scott Gas Mix #501697、Scott Gas Mix #501662）と比較して、滞留時間及び混合物中の種々の気体の量に基づいて成分を特定した。試料中の水素を定量するために、ＧＣ−ＴＣＤにおけるキャリアガスをヘリウム（Ｈｅ）からアルゴン（Ａｒ）に変えて、水素（Ｈ２）に対する熱伝導度検出器の感度を向上させた。
【００６２】
[0076]他の揮発性気体成分（＞Ｃ４）は、ＧＣ−ＭＳ（Shimadzu QP2010S）によって調べた。気体をZB-624カラム上に注入し、４５〜５００ｍ／ｚでスキャンするように設定した質量分析器を用いて検出した。質量スペクトルをライブラリースペクトル（NIST, Wiley）と比較してスペクトルマッチングすることによって、観察されたピークを特定した。
【００６３】
[0077]画像分析のために、Leica MZ12ステレオズーム顕微鏡を用いて試料を調べた。一滴の試料を顕微鏡スライドの上に配置し、次に液体の上にカバースリップを配置した。JVC-3-CCDデジタルカメラ及びPVR Plusソフトウエアを用いて、画像を収集して保存した。Image Jソフトウエア（バージョン1.46p）を用いて、試料の寸法及び形状の分布を分析した。２７０倍で収集された画像をバイナリーフォーマットに変換して、好適な輝度／コントラスト比を与えた。
【００６４】
[0078]限定量の灰分しか入手できなかったので、元素組成は走査電子顕微鏡においてエネルギー分散型Ｘ線（ＥＤＸ）分光分析法を用いて得た。少量の乾燥した灰分をＳＥＭ台の上に配置して、導電性の炭素タブを被せた。Ｘ線データを収集するためにシリコンドリフトデジタルＸ線検出器を装備したJEOL JSM-6010LA走査電子顕微鏡を用いて、元素プロファイル及び二次電子像を２０ｋＶにおいて求めた。ＥＤＸを収集した後、Cressington 108自動スパッタコーターを用いて試料を金でスパッタ被覆することによって試料を導電性にした。JEOL「In Touch Scope」ソフトウエアを用いて、得られたスペクトル及び画像を収集して保存した。
【００６５】
[0079]同時に、TA Instruments SDT-2960上で、空気の流動流中において示差走査熱量測定及び熱重量分析（ＤＳＣ−ＴＧＡ）スキャンを収集した。
【００６６】
【表１】
2017535651.tif 000003
【００６７】
[0080]これらの実験に基づくと、ＭＳＷスラリー中の固形分に関する燃焼熱は７，８８６Ｂｔｕ／ポンドであった。
[0081]供給材料の元素組成（表Ｖ）は、それが高い（＞１００ｐｐｍ）レベルのＡｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｐ、Ｓ、Ｓｉ、及びＴｉを含んでいたが、大部分の他の金属は装置の検出限界よりも非常に低いか又は下であったことが示された。この供給材料中の３種類の金属：クロム（Ｃｒ）、アンチモン（Ｓｂ）、及びストロンチウム（Ｓｒ）は問題がある可能性があり、更なる量を回収することができる場合には灰分中で調べることができるであろう。
【００６８】
[0082]このＭＳＷ供給材料から誘導された気体中の化学成分は、水素（Ｈ２）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び多少のメタン（ＣＨ４）に加えて、空気から存在する成分（Ｎ２、Ｏ２、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ）から構成されていた。ＧＣ−ＭＳスキャンに基づくと、この気体混合物中に少量のベンゼン及び非常に低いレベルの幾つかの有機炭化水素も存在していることが分かった。ＧＣＭＳによって低いレベルの他の揮発性有機物質が観察されたが、定量されなかった。基準ガスを用いて水素及びメタン（ＣＨ４）を定量したところ、これらの試料は相当量の水素を含んでいたことが示された。
【００６９】
[0083]粒径分析のために、ＭＳＷ灰分を単離して乾燥した。不規則な灰分粒子の光学及び電子顕微鏡写真を得た。平均すると、長円形の粒子は直径が１５μ（フェレット径）のオーダーであった。
【００７０】
[0084]また、０．４５μのポリカーボネートフィルターを通して濾過し、赤外線ランプ下で乾燥したスラリーの一部について、熱データ及びＥＤＸデータの両方も得た。ＥＤＸデータに基づくと、この灰分試料は、ステンレススチール中に通常見られる金属を主として含んでいたことが分かった。この灰分試料中に重金属は検出されなかった。限定量の灰分のために、この試料はＩＣＰ−ＯＥＳによっては分析しなかった。灰分固形分中に多少の炭素が存在することは、少量の有機物質又はチャーも存在していることを示唆していた。
【００７１】
[0085]またスラリー固形分を、空気雰囲気下において、１０℃／分の加熱速度で室温から８００℃までのＤＳＣ−ＴＧＡによって分析した。ＴＧＡデータは、この試料が加熱によってその質量の約９％しか損失しなかったことを示した。２００℃より低い温度における遷移に基づくと、調製された固形分はなお約１．３５％の湿分を含んでいたことが分かった。約７．３０％の更なる重量損失は、２５０℃を超える温度で酸化又は燃焼した有機物質であるという仮説が立てられた。
【００７２】
[0086]２つの試料は、それぞれ０．１３及び０．１２％のＣＨ４、並びに５８．９及び３８．４％のＨ２を示した。
[0087]固形分の元素組成は次の通りであった。
【００７３】
【表２】
2017535651.tif 000004
【００７４】
実施例３：
[0088]２種類の異なる源物質：食肉及びトウモロコシの穂軸に由来する２種類の気体試料を化学特性分析にかけ、同時に２種類の灰分懸濁液を粒子の寸法及び形状に関して分析した。種々の条件下で種々の検出器を用いて行ったガスクロマトグラフィーを用いて、永久気体、炭化水素、及び他の揮発性化合物を分析し、一方で顕微鏡を用いて残留灰分を調べた。出発材料のスラリーも分析にかけ、ボンベ熱量計を用いて乾燥した固形分の燃焼熱を求めた。
【００７５】
[0089]ＧＣＴＣＤ（HP5890A、Supelco Carboxen 1000）及びＧＣ−ＦＩＤ（Shimadzu GC2010, J&W GS-GasPro）によって、永久気体、並びにＣＯ及びＣＨ４のような他の小分子を測定した。気密シリンジを用いて食肉ガス及びトウモロコシ穂軸ガスをサンプリングして、ＧＣシステム中に注入した。クロマトグラムを標準気体混合物（Scott Gas Mix #501697、MAP/Pro、Scott Gas Mix #501662）と比較して、滞留時間に基づいて成分を特定した。他の揮発性有機物質を分析するために、気体試料をＧＣ−ＭＳ（Shimadzu QP2010S、Phenomenex ZB-624）によって同様の方法で分析した。質量スペクトルのライブラリーに対する最良のマッチングを報告した。
【００７６】
[0090]画像分析のために、Leitz Laborlux S偏光顕微鏡を用いて試料を調べた。数滴を顕微鏡スライドの上に配置し、次にカバースリップを被せた。JVC-3-CCDデジタルカメラ及びPVR Plusソフトウエアを用いて、画像を収集して保存した。Image Jソフトウエア（バージョン1.46p）を用いて、試料の寸法及び形状の分布を分析した。画像をバイナリーフォーマットに変換して、好適な輝度／コントラスト比を与えた。両方の試料に関する画像は同じ倍率（２６０倍）を用いて収集した。
【００７７】
[0091]二弁ボンベを有するParr断熱熱量計を用いて燃焼熱を測定した。０．５〜１．０ｇの乾燥した固形分を高圧鋼製ボンベ内に配置し、３５気圧の酸素で加圧した。ボンベを、断熱熱量計内に設置されている水の良く撹拌されている容器内に浸漬した。白熱鉄線を用いて着火を行った。着火の前、着火中、及び着火後において、水の温度を記録した。ヒューズ及び試料の燃焼によって得られる温度変化は、試料の燃焼熱及び熱量計定数に比例する。熱量計定数は安息香酸標準試料を用いて求めた。更なる補正（１つは燃焼するヒューズによって与えられる熱に関するものであり、１つは硫酸の形成に関するものであり、１つは硝酸の形成に関するものであった）を行った。測定された試料重量、測定された温度上昇、ヒューズの補正、硫酸の補正、硝酸の補正、及び熱量計定数から、燃焼熱を求めた。
【００７８】
[0092]これらの実験に基づくと、乾燥食肉固形分に関する燃焼熱は１３，４３５Ｂｔｕ／ポンドであった。食肉由来の気体中の化学成分は、幾つかの燃焼性炭化水素に加えて空気から存在する成分から構成されていた（図３〜５）。ＧＣ−ＭＳデータから特定したガスは、質量スペクトルのライブラリーへの最良のマッチングに基づいた。これらには、
・Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２Ｏ；
・Ｈ２、ＣＨ４（メタン）、エチレン、アセチレン；
・ビニルアセチレン、ベンゼン、トルエン；
が含まれていた。これらの実験に基づくと、乾燥した食肉固形分に関する燃焼熱は８，０４４Ｂｔｕ／ポンドであった。
【００７９】
実施例４：
[0093]トウモロコシの穂軸を供給材料として用いた他は、実施例３の方法を用いた。
[0094]トウモロコシの穂軸に由来する気体中の化学成分は、幾つかの燃焼性炭化水素に加えて、空気から存在している成分から構成されていた。ＧＣ−ＭＳデータから特定したガスは、質量スペクトルのライブラリーへの最良のマッチングに基づいた。これらには、
・Ｏ２、Ｎ２、ＣＯ、ＣＯ２；
・Ｈ２、ＣＨ４（メタン）、エチレン、アセチレン、プロピレン；
・ニトロソメタン、メチレンシクロプロパン、１，２−ジメチルシクロプロパン、シクロペンタジエン、ヘキセン、シクロヘキサジエン、ベンゼン、ヘプタン、トルエン；
が含まれていた。
【００８０】
実施例５：
[0095]気化装置チューブからの薄片を、エネルギー分散型Ｘ線微量分析（ＥＤＸ）及び光学顕微鏡（ＯＰＭＩＣ）によって特性分析した。
【００８１】
[0096]薄片は濃灰色であり、主として金属の酸化物／水酸化物を含んでいた。鉄及び酸素が最も高い濃度で存在しており、一方、ニッケル、クロム、及びマンガンは遙かにより低い濃度で存在していた。
【００８２】
[0097]小さな薄片をＳＥＭ台の上に配置して、導電性の炭素タブを被せた。２０ｋＶにおいて元素プロファイルを求めた。シリコンドリフトデジタルＸ線検出器を装備したJEOL JSM-6010LA走査電子顕微鏡を用いてＸ線データを収集した。JEOL「In Touch Scope」ソフトウエアを用いて、得られたスペクトルを収集して保存した。
【００８３】
[0098]Leica MZ12ステレオズーム顕微鏡を用いて、低倍率の光学画像を得た。Leitz Laborlux S顕微鏡を用いて偏光画像を収集した。JVC-3-CCDカメラ及びPVR Plusソフトウエアを用いて、画像を収集して保存した。
【００８４】
[0099]粒子は高度に結晶質であるようには見えなかった。更に、薄片は主として鉄及び酸素から構成されていた。微量レベルのニッケル、クロム、及びマンガンが観察された。炭素は低いレベルで存在していた。酸素の高いレベルは、観察された金属は酸化物又は水酸化物として存在していたことを示唆した。
【００８５】
実施例５：
実験：
[00100]図１に示すプロセス装置の配置を用いて、供給材料からシンガスを製造した。
【００８６】
[00101]燃料ガス中において予測された気体が感知されるようにマイクロＧＣを較正した。気体は、システムの運転中におけるメーター及び燃焼部の上流から採取した。冷却器／凝縮器の出口は、気化装置の下流であった。
【００８７】
[00102]温度及び圧力の発信器からの信号を受信するプログラム可能なロジックコントローラーによって、プロセス温度及び圧力のデータを収集した。これらの発信器は元の製造者によって較正されていた。
【００８８】
[00103]用いた供給材料は、動物飼料として通常的に入手できる粉砕トウモロコシであり、これをシステム中に供給するために水と混合して水分８０％のスラリーにした。
結果：
[00104]結果は幾つかの運転の相を示し、低い二酸化炭素成分を維持しながら、材料を高い水素分率の合成燃料に転化させるシステムの有効性が証明された。この生成物のバランスは、当該技術分野において公知の他の技術よりも低い運転温度で生成した。より低い温度での運転によって、システムのエネルギー消費量における明らかな有効性が与えられた。下記は、添付の図面のそれぞれの情報の記載である。図２〜６及び下記の記載は、１時間の商業スケールの運転からの結果を反映する。
【００８９】
プロセス圧力ｖｓ時間：
[00105]図２はプロセス圧力を示し、第１の反応器と第２の反応器の間の圧力降下を示している。第１の反応器は脱揮反応器（ＤＶＲ）であり、次に気化器及び冷却器／凝縮器（ＣＣ）が配されていた。圧力の読みはＤＶＲの入口及び出口において、次にＣＣの入口において取った。示されるように、約１５ｐｓｉｇの圧力において運転する気化器と凝縮器の間において９００〜１１５０ｐｓｉｇの圧力降下が存在した。
【００９０】
プロセス温度ｖｓ時間：
[00106]図３は、幾つかの運転温度を有する態様を示す。温度は３つの重要な点から示した。第１はＤＶＲの出口温度であり、これは実質的な脱揮が起こる箇所である。この脱揮は６００°Ｆ（３１６℃）未満の温度において起こり、試験結果は、材料が実際には大きく体積減少してチャーになったことを示した。第２の温度は気化装置入口温度であり、これは２つの反応器の間の圧力降下を示す。この温度は、プロセス中に同伴された水が飽和圧力において水蒸気に気化する際の大きな温度低下を反映している。第３の温度は、気化装置出口から取られるものか、又はプロセス流の凝縮器入口温度である。これは、ガス化が９００°Ｆ（４８２℃）と１，４００°Ｆ（７６０℃）を少し上回る温度の間で起こったことを示し、これは本発明のより低い温度の有利性を示している。
【００９１】
ガスの組成ｖｓ時間：
[00107]図４は、燃料ガスの積算体積％（体積％）の組成チャートを表す。１０体積％超の濃厚で安定なメタン分率と同時に起こる４０〜５０体積％の高い水素分率が特に注目される。二酸化炭素分率は一般に３０体積％を超えなかったことも注目される。
【００９２】
燃料ガスパーセントｖｓ体積：
[00108]図５は、効率の観点でのガスの品質を示す。これは、窒素及び二酸化炭素のような燃料中の不活性成分に関する燃料ガスの品質を示す。これは、殆どの他の技術が低分率の燃料ガスを生成するのに対して、ＧＩＰＯは６０〜８０体積％の燃料ガスの組成を生成するという点で、当該技術分野における他の技術と比較して重要である。
【００９３】
ＨＨＶ−ＢＴＵ／ＣＦ：
[00109]図６は、発熱量の観点からの製造されたガスの品質を示す。２５０〜３５０ＢＴＵ／ＣＦ（イギリス熱単位／立方フィート）の値は、主としてガス中の高い水素分率によって与えられるものであり、劣った効率を示すものではない。これは、低い二酸化炭素分率によっても理解することができる。本発明者らは、他の運転においては二酸化炭素分率を１６体積％程度の低い値にすることができることを証言する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年5月17日(2016.5.17)
【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】
炭素質供給材料スラリーを合成燃料ガスに転化させる方法であって、
（ａ）炭素質供給材料スラリーを連続供給で第１反応容器中に導入し；
（ｂ）該炭素質供給材料スラリーが該第１反応容器内において５〜３０分の滞留時間を有するようにし、該炭素質供給材料スラリーを、水が水蒸気に気化しないような圧力において約２６０〜約３２０℃の温度に加熱することによって、該炭素質供給材料スラリーを、炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーに転化させ；
（ｃ）該炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーを、該第１反応容器から、同伴流水蒸気改質気化装置を含む第２反応容器に移送し、ここで、該同伴流水蒸気改質気化装置はニッケルを含む材料で構成されており、該水の少なくとも一部が水蒸気に気化するように該移送に伴って圧力低下を導入して炭素チャー及び水蒸気を含む炭素チャースラリーを生成させ；そして
（ｄ）該第２反応容器内で、該炭素チャー及び水蒸気を含む炭素チャースラリーから合成燃料ガスを含む混合物を生成させ、その際、該気化装置が６５０℃より高くて約１０００℃までの該気化装置内のプロセスバルク温度を生成させる；
ことを含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、該第１反応容器が、プロセス入口点、プロセス出口点、及び該プロセス入口点と該プロセス出口点を接続する配管を含む方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって、該第２反応容器に導入される該炭素質供給材料が２〜２０ミクロンの平均粒径を有する方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法であって、該第２反応容器に導入される該炭素質供給材料が４〜１５ミクロンの平均粒径を有する方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法であって、該第２反応器内の該炭素質供給材料が乱流速度流に巻き込まれる方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法であって、プロセスバルク温度が少なくとも８５０℃である方法。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法であって、該プロセスバルク温度が６５０℃を超えない方法。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法であって、該プロセスバルク温度が５５０℃を超えない方法。
【請求項９】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法であって、該プロセスバルク温度が５００℃を超えない方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の方法であって、請求項１の工程（ｂ）を、９００ｐｓｉａより高いが１３００ｐｓｉａを超えない温度で行う方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が、都市廃棄物、農業廃棄物、及び食品廃棄物の１又はそれを超えるものに由来する方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の方法であって、該炭素質供給材料が、おむつ、食品、繊維製品、木、園芸廃棄物、紙、及びプラスチックの１又はそれを超えるものを含む方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の方法であって、該炭素質供給材料が農業廃棄物を含む方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の方法であって、該炭素質供給材料が食品廃棄物を含む方法。
【請求項１５】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が汚染土壌を含む方法。
【請求項１６】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が１又はそれを超える化石燃料を含む方法。
【請求項１７】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料がゴムを含む方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の方法であって、該ゴムがタイヤ及びタイヤからの破片の１又はそれを超えるものを含む方法。
【請求項１９】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が医療廃棄物を含む方法。
【請求項２０】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が有害化学廃棄物を含む方法。
【請求項２１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が汚染水性廃棄物を含む方法。
【請求項２２】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が下水を含む方法。
【請求項２３】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が（公序良俗違反につき、不掲載）を含む方法。
【請求項２４】
請求項１〜１０のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が放射性廃棄物を含む方法。
【請求項２５】
請求項１〜２４のいずれかに記載の方法であって、該第２反応容器が、それぞれが少なくとも２０ｐｐｍであるＡｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｐ、Ｓ、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＺｎを含む灰分を更に生成する方法。
【請求項２６】
請求項２５に記載の方法であって、該灰分が、それぞれが少なくとも５ｐｐｍであるＣｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、及びＺｒを更に含む方法。
【請求項２７】
炭素質供給材料スラリーを合成燃料ガスに転化させる方法であって、
（ａ）炭素質供給材料スラリーを連続供給で第１反応容器中に導入し；
（ｂ）該炭素質供給材料スラリーが該第１反応容器内において５〜３０分の滞留時間を有するようにし、該炭素質供給材料スラリーを、水が水蒸気に気化しないような圧力において約２６０〜約３２０℃の温度に加熱することによって、該炭素質供給材料スラリーを、炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーに転化させ；
（ｃ）該炭素チャー及び水を含む炭素チャースラリーを、該第１反応容器から、同伴流水蒸気改質気化装置を含む第２反応容器に移送し、該水の少なくとも一部が水蒸気に気化するように該移送に伴って圧力低下を導入して炭素チャー及び水蒸気を含む炭素チャースラリーを生成させ；そして
（ｄ）該第２反応容器内で、該炭素チャー及び水蒸気を含む炭素チャースラリーから合成燃料ガスを含む混合物を生成させ、その際、該気化装置が６５０℃を超えない該気化装置内のプロセスバルク温度を生成させる；
ことを含む方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、該第１反応容器が、プロセス入口点、プロセス出口点、及び該プロセス入口点と該プロセス出口点を接続する配管を含む方法。
【請求項２９】
請求項２７又は２８に記載の方法であって、該同伴流水蒸気改質気化装置がニッケルを含む材料で構成されている方法。
【請求項３０】
請求項２７〜２９のいずれかに記載の方法であって、該第２反応容器に導入される該炭素質供給材料が２〜２０ミクロンの平均粒径を有する方法。
【請求項３１】
請求項２７〜３０いずれかに記載の方法であって、該第２反応容器に導入される該炭素質供給材料が４〜１５ミクロンの平均粒径を有する方法。
【請求項３２】
請求項２７〜３１のいずれかに記載の方法であって、該第２の反応器内の該炭素質供給材料が乱流速度流に巻き込まれる方法。
【請求項３３】
請求項２７〜３２のいずれかに記載の方法であって、該プロセスバルク温度が５５０℃を超えない方法。
【請求項３４】
請求項２７〜３３のいずれかに記載の方法であって、該プロセスバルク温度が５００℃を超えない方法。
【請求項３５】
請求項２７〜３４のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が、都市廃棄物、農業廃棄物、及び食品廃棄物の１又はそれを超えるものに由来する方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の方法であって、該炭素質供給材料が、おむつ、食品、繊維製品、木、園芸廃棄物、紙、及びプラスチックの１又はそれを超えるものを含む方法。
【請求項３７】
請求項３５に記載の方法であって、該炭素質供給材料が農業廃棄物を含む方法。
【請求項３８】
請求項３５に記載の方法であって、該炭素質供給材料が食品廃棄物を含む方法。
【請求項３９】
請求項２７〜３４のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が汚染土壌を含む方法。
【請求項４０】
請求項２７〜３４のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が１又はそれを超える化石燃料を含む方法。
【請求項４１】
請求項２７〜３４のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料がゴムを含む方法。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法であって、該ゴムがタイヤ及びタイヤからの破片の１又はそれを超えるものを含む方法。
【請求項４３】
請求項２７〜３４のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が医療廃棄物を含む方法。
【請求項４４】
請求項２７〜３４のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が有害化学廃棄物を含む方法。
【請求項４５】
請求項２７〜３４のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が汚染水性廃棄物を含む方法。
【請求項４６】
請求項２７〜３４のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が下水を含む方法。
【請求項４７】
請求項２７〜３４のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が（公序良俗違反につき、不掲載）を含む方法。
【請求項４８】
請求項２７〜３４のいずれかに記載の方法であって、該炭素質供給材料が放射性廃棄物を含む方法。
【請求項４９】
請求項２７〜４８のいずれかに記載の方法であって、該第２反応容器が、それぞれが少なくとも２０ｐｐｍであるＡｌ、Ｂａ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｋ、Ｍｇ、Ｎａ、Ｐ、Ｓ、Ｓｉ、Ｔｉ、及びＺｎを含む灰分を更に生成する方法。
【請求項５０】
請求項５０に記載の方法であって、該灰分が、それぞれが少なくとも５ｐｐｍであるＣｒ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｓｂ、及びＺｒを更に含む方法。
【国際調査報告】
2017535651.tif 000011
2017535651.tif 000012