(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイオマスを燃焼し、その燃焼により生成される燃焼ガスを熱源としてバイオマスをガス化するバイオマスガス化装置であって、
前記バイオマスを燃焼する燃焼空間と、前記バイオマスをガス化するガス化空間とは、それぞれ分離されており、
前記燃焼空間と前記ガス化空間との間には、前記燃焼空間の前記燃焼ガスを前記ガス化空間に供給する燃焼ガス供給ラインが設けられていて、
前記燃焼空間と前記ガス化空間とは、別個に設置された燃焼チャンバー中とガス化チャンバー中とに設けられており、
前記ガス化チャンバー中には、反応管が配置されており、
前記反応管中には、前記ガス化空間が形成されており、
前記ガス化チャンバーの内側と前記反応管の外側との間には、前記燃焼ガス供給ラインと接続された燃焼ガス供給路が設けられており、
前記反応管には、前記燃焼ガスを前記燃焼ガス供給路から前記反応管中に均一に供給する透孔が設けられている、
ことを特徴とするバイオマスガス化装置。
【請求項２】
バイオマスを燃焼し、その燃焼により生成される燃焼ガスを熱源としてバイオマスをガス化するバイオマスガス化装置であって、
前記バイオマスを燃焼する燃焼空間と、前記バイオマスをガス化するガス化空間とは、それぞれ分離されており、
前記燃焼空間と前記ガス化空間との間には、前記燃焼空間の前記燃焼ガスを前記ガス化空間に供給する燃焼ガス供給ラインが設けられていて、
前記燃焼空間と前記ガス化空間とは、別個に設置された燃焼チャンバー中とガス化チャンバー中とに設けられており、
前記ガス化チャンバー中には、反応管が配置されており、
前記反応管中には、前記ガス化空間が形成されており、
前記ガス化チャンバーの内側と前記反応管の外側との間には、前記燃焼ガス供給ラインと接続された燃焼ガス供給路が設けられている、
ことを特徴とするバイオマスガス化装置。
【請求項３】
バイオマスを燃焼し、その燃焼により生成される燃焼ガスを熱源としてバイオマスをガス化するバイオマスガス化装置であって、
前記バイオマスを燃焼する燃焼空間と、前記バイオマスをガス化するガス化空間とは、それぞれ分離されており、
前記燃焼空間と前記ガス化空間との間には、前記燃焼空間の前記燃焼ガスを前記ガス化空間に供給する燃焼ガス供給ラインが設けられていて、
前記燃焼空間と前記ガス化空間とは、それぞれ分離された状態で同一チャンバー中に設けられており、
前記同一チャンバー中には、反応管が配置されており、
前記反応管中には、前記ガス化空間が形成されており、
前記同一チャンバーの内側と前記反応管の外側との間には、前記燃焼ガス供給ラインと接続された燃焼ガス供給路が設けられており、
前記反応管には、前記燃焼ガスを前記燃焼ガス供給路から前記反応管中に均一に供給する透孔が設けられている、
ことを特徴とするバイオマスガス化装置。
【請求項４】
前記燃焼空間には、カーボンやスートの生成を抑制するための蒸気を供給するラインが設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオマスガス化装置。
【請求項５】
前記ガス化空間には、酸素が除かれた蒸気を供給するラインが設けられている、
ことを特徴とする請求項２に記載のバイオマスガス化装置。
【請求項６】
前記燃焼空間には、熱回収手段およびまたは除塵手段が設けられている、
ことを特徴とする請求項１または３に記載のバイオマスガス化装置。
【請求項７】
前記燃焼ガス供給路には、燃焼ガス排気ラインが設けられており、前記燃焼ガス排気ラインには、熱回収手段が設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオマスガス化装置。
【請求項８】
前記燃焼ガス供給路には、燃焼ガス排気ラインが設けられており、前記燃焼ガス排気ラインと前記反応管との間には、未反応の前記ガス化用バイオマスを回収する手段が設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオマスガス化装置。
【請求項９】
前記ガス化空間には、生成ガス排気ラインが設けられており、前記生成ガス排気ラインには、熱回収手段が設けられている、
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバイオマスガス化装置。
【請求項１０】
前記燃焼チャンバーには、前記燃焼用バイオマスを供給するための開口部が設けられており、前記供給開口部には、開閉蓋が開閉可能に取り付けられている、
ことを特徴とする請求項１または２に記載のバイオマスガス化装置。
【請求項１１】
バイオマスを燃焼し、その燃焼により生成される燃焼ガスを熱源としてバイオマスをガス化するバイオマスガス化装置と、前記バイオマスガス化装置により生成された合成ガスからメタノールを合成するメタノール合成装置とが具備されたメタノール製造装置であって、
前記バイオマスガス化装置は、前記の請求項１〜１０のいずれか１項に記載のバイオマスガス化装置からなり、
前記メタノール合成装置は、加圧室と、触媒室と、メタノール回収室とから構成されており、前記バイオマスガス化装置からの前記加圧室および前記触媒室および前記メタノール回収室中に導入された前記合成ガスを所定圧力下において加圧し、前記触媒室の触媒反応により前記合成ガスをメタノールに合成し、前記メタノールを前記メタノール回収室において液化され、液化メタノールを回収すると共に残留ガスをパージする、
ことを特徴とするバイオマスガス化装置が装備されたメタノール製造装置。
【請求項１２】
前記バイオマスガス化装置と前記メタノール合成装置との間には、バッチ方式の前記メタノール合成装置の合成ガス導入、メタノール合成、液化、回収の工程中において、前記バイオマスガス化装置からの合成ガスを貯留する貯留タンクが配置されている、
ことを特徴とする請求項１１に記載のバイオマスガス化装置が装備されたメタノール製造装置。
【請求項１３】
前記触媒室には、加熱手段が設けられている、
ことを特徴とする請求項１１に記載のバイオマスガス化装置が装備されたメタノール製造装置。
【請求項１４】
前記メタノール回収室には、冷却手段が設けられている、
ことを特徴とする請求項１１に記載のバイオマスガス化装置が装備されたメタノール製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バイオマスを燃焼し、その燃焼により生成される燃焼ガスを熱源としてバイオマスをガス化するバイオマスガス化装置に関するものである。また、この発明は、前記バイオマスガス化装置により生成された合成ガスからメタノールを合成するバイオマスガス化装置が装備されたメタノール製造装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のバイオマスガス化装置は、バイオマス（たとえば、草木類）を部分酸素ガス化するものである。詳しくは、下記式（１）のバイオマスの発熱反応（燃焼反応）と、下記式（２）のバイオマスの吸熱反応（熱分解反応）とを、１つのチャンバー中において、共存反応させて、バイオマスをガス化するものである。なお、前記共存反応により得られるガス性状としては、すなわち、合成ガスの各ガス成分の構成比は、ＣＯ／Ｈ2 ／ＣＯ2 （モル比）＝０．９〜１．０／１．８〜２．２／≒１が好ましい。
【０００３】
ＣＨ2 Ｏ＋１／２Ｏ2 →ＣＯ2 ＋Ｈ2 …式（１）
ＣＨ2 Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2 …式（２）
ただし、バイオマス（Ｃm Ｈ2 Ｏn ）の代表的性状としては、ＣＨ2 Ｏで表示する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記バイオマスガス化装置は、相反するバイオマスの発熱反応とバイオマスの吸熱反応とを１つのチャンバー中において共存反応させるものであるから、下記の課題がある。
【０００５】
すなわち、前記共存反応を達成させて所望のガス性状を得るためには、相反する発熱反応と吸熱反応とを速やかに起こさせ、かつ、制御する必要がある。このためには、発熱（燃焼）、吸熱（熱分解）の観点から、バイオマスを微細粒子（数十ミクロンオーダー）とする必要がある。しかしながら、繊維状であるバイオマスの微細粒子化は、粉砕機械的にも限界があり、かつ、粉砕動力源単位が大であるという課題がある。また、バイオマスの微細粒子化の程度によっては、バイオマスの微細粒子の貯蔵、排出、輸送、供給などの粉体ハンドリングシステムが複雑となり、場合によっては、困難な場合がある。
【０００６】
相反するバイオマスの発熱反応とバイオマスの吸熱反応とを、同時にかつ複合的に行う必要があるので、制御が複雑となる。
【０００７】
前記バイオマスガス化装置をメタノール製造装置に使用すると、同じく、制御が複雑となる。
【０００８】
この発明は、バイオマスを微細粒子化する必要がなく、かつ、制御が簡単であるバイオマスガス化装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、この発明は、バイオマスを微細粒子化する必要がなく、かつ、制御が簡単であるバイオマスガス化装置を使用することにより、制御が簡単であるメタノール製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、バイオマスを燃焼する燃焼空間と、バイオマスをガス化するガス化空間とがそれぞれ分離されていて、かつ、燃焼空間とガス化空間とが別個に設置された燃焼チャンバー中とガス化チャンバー中とに設けられており、そのガス化チャンバー中に反応管が配置されており、その反応管中にガス化空間が形成されており、ガス化チャンバーの内側と反応管の外側との間に燃焼ガス供給路が設けられており、その反応管に燃焼ガスを燃焼ガス供給路から反応管中に均一に供給する透孔が設けられている、ことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２にかかる発明は、バイオマスを燃焼する燃焼空間と、バイオマスをガス化するガス化空間とがそれぞれ分離されていて、かつ、燃焼空間とガス化空間とが別個に設置された燃焼チャンバー中とガス化チャンバー中とに設けられており、そのガス化チャンバー中に反応管が配置されており、その反応管中にガス化空間が形成されており、ガス化チャンバーの内側と反応管の外側との間に燃焼ガス供給路が設けられている、ことを特徴とする。
【００１２】
さらに、請求項３にかかる発明は、バイオマスを燃焼する燃焼空間と、バイオマスをガス化するガス化空間とがそれぞれ分離されていて、かつ、燃焼空間とガス化空間とがそれぞれ分離された状態で同一チャンバー中に設けられており、その同一チャンバー中に反応管が配置されており、その反応管中にガス化空間が形成されており、その同一チャンバーの内側と反応管の外側との間に燃焼ガス供給路が設けられており、反応管に燃焼ガスを燃焼ガス供給路から反応管中に均一に供給する透孔が設けられている、ことを特徴とする。
【００１３】
この結果、請求項１、２、３にかかる発明は、相反するバイオマスの発熱反応とバイオマスの吸熱反応とを、それぞれ分離させた燃焼空間中とガス化空間中とにおいて、それぞれ行うことができる。このために、相反する発熱反応と吸熱反応とを速やかに起こさせるために、バイオマスを微細粒子（数十ミクロンオーダー）とする必要がない。特に、ガス化用のバイオマスの粒子の大きさは、たとえば、数ミリオーダー好ましくは１ｍｍ以下で充分である。
【００１４】
また、請求項１、２、３にかかる発明は、相反するバイオマスの発熱反応とバイオマスの吸熱反応とをそれぞれ個別に制御することができるので、制御が簡単である。
【００１５】
特に、請求項１にかかる発明は、燃焼ガスが反応管中に均一に供給されることにより、その反応管中においてバイオマスが均一にガス化される。このために、バイオマスのガス化の効率が向上される。
【００１６】
また、請求項２にかかる発明は、反応管中のガス化空間と燃焼ガス供給路とが隔離されているので、反応管中には、蒸気のみのガス化剤を供給し、酸素などの酸化剤を必要としない。また、燃焼チャンバー中の燃焼空間において燃焼用バイオマスを完全燃焼させてクリーンな燃焼ガスを反応管中のガス化空間に供給することができる。さらに、燃焼用バイオマスの性状とガス化用バイオマスの性状とが大幅に異なっていても特に問題がない。
【００１７】
さらに、請求項３にかかる発明は、燃焼空間とガス化空間とがそれぞれ分離された状態で同一チャンバー中に設けられているので、バイオマスガス化装置の全体構成が簡素化される。また、燃焼ガスが反応管中に均一に供給されることにより、その反応管中においてバイオマスが均一にガス化される。このために、バイオマスのガス化の効率が向上される。
【００１８】
また、請求項４にかかる発明は、燃焼空間にカーボンやスートの生成を抑制するための蒸気を供給するラインが設けられている、ことを特徴とする。
【００１９】
この結果、請求項４にかかる発明は、カーボンやスートの弊害を最小限に抑えることができる。
【００２０】
また、請求項５にかかる発明は、ガス化空間に酸素が除かれた蒸気を供給するラインが設けられている、ことを特徴とする。
【００２１】
この結果、請求項５にかかる発明は、反応管中のガス化空間と燃焼ガス供給路とが隔離されているタイプにおいて、酸素が除かれた蒸気を供給することにより、ＣＯ2 の生成による弊害を抑制することができる。
【００２２】
また、請求項６にかかる発明は、燃焼空間に熱回収手段およびまたは除塵手段が設けられている、ことを特徴とする。
【００２３】
この結果、請求項６にかかる発明は、燃焼空間中において燃焼された燃焼ガスを熱源としてガス化空間中に供給するタイプにおいて、燃焼空間中の熱を回収することができ、およびまたは、燃焼空間中の飛散バイオマスや灰などを除塵することができる。
【００２４】
また、請求項７にかかる発明は、燃焼ガス供給路に燃焼ガス排気ラインが設けられており、その燃焼ガス排気ラインに熱回収手段が設けられている、ことを特徴とする。
【００２５】
この結果、請求項７にかかる発明は、燃焼ガス排気ライン中の熱を回収することができる。
【００２６】
また、請求項８にかかる発明は、燃焼ガス供給路に燃焼ガス排気ラインが設けられており、その燃焼ガス排気ラインと反応管との間に未反応のガス化用バイオマスを回収する手段が設けられている、ことを特徴とする。
【００２７】
この結果、請求項８にかかる発明は、未反応のバイオマス粒子による下流（後流）機器への悪影響を防止することができ、しかも、供給したバイオマスを完全にガス化することができる。
【００２８】
また、請求項９にかかる発明は、ガス化空間に生成ガス排気ラインが設けられており、その生成ガス排気ラインに熱回収手段が設けられている、ことを特徴とする。
【００２９】
この結果、請求項９にかかる発明は、生成ガス排気ライン中の熱を回収することができる。
【００３０】
また、請求項１０にかかる発明は、燃焼チャンバーに燃焼用バイオマスを供給するための開口部が設けられており、その供給開口部に開閉蓋が開閉可能に取り付けられている、ことを特徴とする。
【００３１】
この結果、請求項１０にかかる発明は、燃焼チャンバーとガス化チャンバーとが別個に設置されたタイプにおいて、燃焼用バイオマスが粒子ではなくある程度の大きさのもの、たとえば、数十ｍｍオーダーの木材チップであっても使用できる。
【００３２】
また、請求項１１にかかる発明は、バイオマスガス化装置と、メタノール合成装置とが具備されており、前記バイオマスガス化装置は、前記請求項１〜１０のうちの１つに記載されたものであり、前記メタノール合成装置は、加圧室と、触媒室と、メタノール回収室とから構成されており、前記バイオマスガス化装置からの前記加圧室および前記触媒室および前記メタノール回収室中に導入された合成ガスを所定圧力下において加圧し、前記触媒室の触媒反応により前記合成ガスをメタノールに合成し、前記メタノールを前記メタノール回収室において液化され、液化メタノールを回収すると共に残留ガスをパージする、ことを特徴とする。
【００３３】
この結果、請求項１１にかかる発明は、メタノール合成装置におけるメタノールの合成がバッチ方式であるから、単位触媒量に対するガス量（Ｓ／Ｖ比）が大である。すなわち、合成ガス中のＨ2 、ＣＯを有効にメタノール（ＣＨ3 ＯＨ）に合成することができる。また、メタノールの合成（メタノールガス生成）と液化とが同一装置中において同時に行うことができる。さらに、連続方式のメタノール合成装置と比較して、合成ガスの循環ラインなどが不要となる。その分、構造や制御が簡単となる。
【００３４】
また、請求項１２にかかる発明は、バイオマスガス化装置とメタノール合成装置との間にバッチ方式のメタノール合成装置の合成ガス導入、メタノール合成、液化、回収の工程中において、バイオマスガス化装置からの合成ガスを貯留する貯留タンクが配置されている、ことを特徴とする。
【００３５】
この結果、請求項１２にかかる発明は、メタノール合成装置がバッチ方式であり、一方、バイオマスガス化装置が連続運転により合成ガスを連続的に生成するものであるが、バイオマスガス化装置からの合成ガスを貯留タンク中に一旦貯留することにより、メタノール製造装置全体として連続運転が可能となる。
【００３６】
また、請求項１３にかかる発明は、触媒室に加熱手段が設けられている、ことを特徴とする。
【００３７】
この結果、請求項１３にかかる発明は、触媒室の加熱手段とバイオマスガス化装置の燃焼ガス排気ラインとを接続することにより、バイオマスガス化装置の排熱を再利用することができる。
【００３８】
また、請求項１４にかかる発明は、メタノール回収室に冷却手段が設けられている、ことを特徴とする。
【００３９】
この結果、請求項１４にかかる発明は、メタノール回収室の冷却手段とバイオマスガス化装置の熱交換器とを冷却水の戻しラインを介して接続することにより、メタノール合成装置の冷却水を再利用することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかるバイオマスガス化装置の実施形態のうちの３例、および、この発明にかかるバイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置の一実施形態を添付図面を参照して説明する。なお、この実施形態によりこのバイオマスガス化装置、および、バイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置が限定されるものではない。
【００４１】
（実施の形態１の構成）
図１は、この発明にかかるバイオマスガス化装置の実施の形態１を示す説明図である。図において、１および２はそれぞれ別個に設置された燃焼チャンバーおよびガス化チャンバーである。前記燃焼チャンバー１中には、燃焼空間３が設けられている。一方、前記ガス化チャンバー２中には、ガス化空間４が設けられている。
【００４２】
前記ガス化チャンバー２中には、耐熱材料で構成された反応管５が配置されている。その反応管５中には、前記ガス化空間４が形成されている。前記ガス化チャンバー２の内側と反応管５の外側との間には、燃焼ガス供給路６が設けられている。前記反応管５には、燃焼ガス７（図中、実線矢印にて示す）を前記燃焼ガス供給路６から前記反応管５中に均一に供給する透孔８が多数個設けられている。前記ガス化チャンバー２および前記反応管５は、２重管構造をなす。
【００４３】
前記燃焼チャンバー１中の燃焼空間３と前記ガス化チャンバー２の下部の前記燃焼ガス供給路６との間には、前記燃焼空間３の燃焼ガス７を前記ガス化空間４に供給する燃焼ガス供給ライン９が設けられている。
【００４４】
前記燃焼チャンバー１の上部には、燃焼用バイオマス１０（図中、太い実線矢印にて示す）を供給する供給装置１１および供給ライン１２が接続されている。また、前記燃焼チャンバー１の底部には、灰２３（図中、二点鎖線矢印にて示す）を排出する排出弁２４および排出ライン２５が接続されている。さらに、前記燃焼チャンバー１の下部には、酸素あるいは空気などの酸化剤１３（図中、破線矢印にて示す）を供給する供給調整弁１４および供給ライン１５が接続されている。
【００４５】
前記燃焼チャンバー１中のうち前記燃焼ガス供給ライン９側には、熱回収手段としての熱交換器１６が設置されている。この熱交換器１６は、水の吸熱機能のほかに、除塵手段の除塵機能をも兼ねている。前記熱交換器１６には、水１７（図中、一点鎖線矢印にて示す）を供給する流量調整弁１８および供給ライン１９が接続されている。また、前記熱交換器１６と前記燃焼チャンバー１の上部との間には、蒸気２０（図中、一点鎖線矢印にて示す）を供給する圧力制御弁２１および供給ライン２２が接続されている。この蒸気供給ライン２２は、前記燃焼チャンバー１の上部のうち前記燃焼用バイオマス供給ライン１２と熱交換器１６の間に接続されているものである。なお、この蒸気供給ライン２２を分岐してその分岐ラインを前記燃焼チャンバー１の下部に圧力制御弁（図示せず）を介して接続しても良い。
【００４６】
前記反応管５の頂上部には、ガス化用バイオマス２６（図中、太い実線矢印にて示す）を供給する供給装置２７および供給ライン２８がガス化チャンバー２を通過して接続されている。また、前記反応管５の上部には、生成された合成ガス２９（図中、白抜きの矢印、もしくは、２重実線矢印にて示す）を排気する排気ライン３０が接続されている。さらに、前記反応管５の底部には、灰３１（図中、二点鎖線矢印にて示す）を排出する排出弁３２および排出ライン３３がガス化チャンバー２を通過して接続されている。さらにまた、前記ガス化チャンバー２の上部の燃焼ガス供給路６には、燃焼ガス７を排気する調整弁３４および排気ライン３５が接続されている。
【００４７】
なお、前記合成ガス２９の排気ライン３０と前記燃焼ガス７の排気ライン３５とに熱回収手段としての熱交換器（図示せず）をそれぞれ設け、水１７を前記合成ガス排気ライン３０の熱交換器と前記燃焼ガス排気ライン３５の熱交換器を介して前記燃焼チャンバー１中の熱交換器１６に供給しても良い。また、前記合成ガス２９の排気ライン３０と前記反応管５との間には、未反応のガス化用バイオマス２６を回収する手段、たとえば、サイクロン（図示せず）を設けても良い。さらに、燃焼チャンバー１に燃焼用バイオマス１０を供給するための開口部（図示せず）を設け、その供給開口部に開閉蓋（図示せず）を開閉可能に取り付けても良い。
【００４８】
（実施の形態１の作用）
この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置は、以上の如き構成からなり、以下、その作用について説明する。
【００４９】
まず、燃焼チャンバー１中の燃焼空間３には、燃焼用バイオマス１０と酸化剤１３とが供給される。その燃焼用バイオマス１０は、燃焼空間３中において、酸化剤１３／燃焼用バイオマス１０の比が０．５〜０．７で燃焼する。なお、この燃焼用バイオマス１０の燃焼は、着火バーナー（図示せず）の着火により行われる。
【００５０】
前記燃焼用バイオマス１０の燃焼により、前記燃焼空間３中において、燃焼ガス７が生成される。また、前記燃焼チャンバー１中には、蒸気２０が供給される。この蒸気２０の供給により、燃焼空間３中において前記燃焼用バイオマス１０の燃焼で生成が予想されるカーボンやスートの発生を抑制することができる。特に、この実施の形態１におけるガス化装置のように、燃焼空間３中において生成された燃焼ガス７を熱源としてガス化空間４中に供給するタイプのガス化装置に最適である。
【００５１】
前記蒸気２０を含む前記燃焼ガス７は、後述するガス化用バイオマス２６をガス化（熱分解）するのに最適な温度８００〜１１００°Ｃで、かつ、必要な熱量、すなわち、ガス化用バイオマス２６量×反応吸熱量×２〜３倍の熱量を有する。この蒸気２０含有燃焼ガス７の温度および熱量の調整は、酸化剤１３／燃焼用バイオマス１０の比の制御、熱交換器１６に供給される水１７の量の制御、燃焼チャンバー１中に供給される蒸気２０の量の制御により、行われる。
【００５２】
前記燃焼空間３中において、前記熱交換器１６の除塵作用により、燃焼空間３中の飛散バイオマスや灰などを除塵し、これらを下流側のガス化チャンバー２中に流入するのを防止することができる。特に、この実施の形態１におけるガス化装置のように、燃焼空間３中において生成された燃焼ガス７を熱源としてガス化空間４中に供給するタイプのガス化装置に最適である。
【００５３】
前記燃焼空間３中において燃焼された燃焼用バイオマス１０の燃焼残渣灰２３は、燃焼チャンバー１の底部に沈降堆積する。この沈降堆積した灰２３は、排出弁２４および排出ライン２５を経て、定期的に燃焼チャンバー１外に排出される。
【００５４】
前記蒸気２０含有燃焼ガス７は、燃焼ガス供給ライン９を経てガス化チャンバー２の下部の燃焼ガス供給路６に供給される。このガス化チャンバー２の入口における前記蒸気２０含有燃焼ガス７は、その温度が６００〜１０００°Ｃで、ＣＯ2 ／Ｈ2 のモル比が０．９〜１．１（好ましくは１）で、未反応カーボンが０で、若干の残留Ｈ2 Ｏを含むガス性状が好ましい。なお、酸化剤１３として空気を使用した場合には、当然のことながら、前記蒸気２０含有燃焼ガス７中には不活性ガスＮ2 が含まれることとなる。
【００５５】
また、ガス化チャンバー２の入口における前記蒸気２０含有燃焼ガス７の量と圧力とは、後述するガス化用バイオマス２６の性状に対応して、燃焼ガス７の排気ライン３５の調整弁３４により調整される。
【００５６】
一方、ガス化チャンバー２の反応管５中のガス化空間４には、ガス化用バイオマス２６が供給される。このガス化空間４中において、ガス化用バイオマス２６は、蒸気２０含有燃焼ガス７により、流動化しながらガス化（熱分解、以下、ガス化と称する）が進行される。前記反応管５中のガス化空間４は、一般に、常圧〜１０ａｔａに保たれている。
【００５７】
前記反応管５中における前記ガス化用バイオマス２６の流動化速度（空塔速度）は、約０．１ｍ／ｓ以下が好ましい。これは、ガス化用バイオマス２６およびガス化後に残留する灰が反応管５の外に飛散することを防止するためと、ガス化用バイオマス２６が反応管５中に滞留することによりガス化に必要なかつ十分な反応時間（おおむね３０〜６０ｓｅｃ）を確保するためとにある。
【００５８】
前記反応管５には、多数の透孔８が設けられており、燃焼ガス７が反応管５中に均一に供給されるように構成されている。この構成により、その反応管５中においてガス化用バイオマス２６が均一にガス化される。このために、ガス化用バイオマス２６のガス化の効率が向上される。
【００５９】
前記反応管５中においては、ガス化用バイオマス２６がガス化されることにより、ＣＯ、Ｈ2 、ＣＯ2 およびＨ2 Ｏ（空気燃焼の場合は加えてＮ2 ）を主成分とする合成ガス２９が生成される。すなわち、この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置は、別個に設置された燃焼チャンバー１中において生成された燃焼ガス７（ＣＯ2 、Ｈ2 ）を反応管５中に供給し、ガス化用バイオマス２６のガス化ガス（ＣＯ、Ｈ2 ）により、合成ガス２９（ＣＯ2 、ＣＯ、２Ｈ2 ）を得るものである。また、この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置は、一般に吸熱反応であるガス化用バイオマス２６のガス化に必要な熱量を、別個に設置された燃焼チャンバー１中において生成された燃焼ガス７から得るものである。
【００６０】
この合成ガス２９の各ガス成分の構成比は、ＣＯ、Ｈ2 、ＣＯ2 （モル比）＝０．９〜１．０／１．８〜２．２／≒１が好ましい。特に、この合成ガス２９からメタノールを合成する観点からは、ＣＯ／Ｈ2 のモル比を１／２とすることが重要である。この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置においては、ガス化チャンバー２の反応管５中におけるガス化（基本的には、原料であるガス化用バイオマス２６の性状）および熱供給源としての燃焼チャンバー１中における燃焼制御により、前記の合成ガス２９のモル比が調整されるものである。
【００６１】
前記燃焼チャンバー１中における燃焼制御は、たとえば、燃焼用バイオマス１０の量の制御、酸化剤１３比の制御、温度制御用蒸気２０の量の制御、熱量制御用熱交換器１６の制御により、行われる。
【００６２】
前記反応管５中において生成された前記合成ガス２９は、排気ライン３０を経て下流の装置、たとえば、メタノール合成装置（図示せず）に供給される。一方、ガス化の熱供給源としての燃焼ガス７の余剰ガスは、調整弁３４および排気ライン３５を経てガス化チャンバー２外に排出される。前記排気ライン３０および前記排気ライン３５中に熱回収手段としての熱交換器を設けることにより、排熱回収が可能となる。また、前記余剰ガス（燃焼ガス７）をメタノール合成装置の触媒の反応温度の熱源（触媒の加熱熱源）として利用することできる。さらに、前記余剰ガス（燃焼ガス７）を戻りライン（図示せず）により燃焼チャンバー１の燃焼空間３中に戻しても良い。
【００６３】
前記反応管５のガス化空間４中において反応されたガス化用バイオマス２６の反応残渣灰３１は、反応管５の下部から排出弁３２および排出ライン３３を経て、間欠的にガス化チャンバー２外に排出される。
【００６４】
このように、この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置は、燃焼用バイオマス１０を燃焼する燃焼空間３と、ガス化用バイオマス２６をガス化するガス化空間４とがそれぞれ別個に設置された燃焼チャンバー１中とガス化チャンバー２中とに設けられている。
【００６５】
この結果、この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置は、相反するバイオマスの発熱反応とバイオマスの吸熱反応とを、それぞれ分離させた燃焼空間３中とガス化空間４中とにおいて、それぞれ行うことができる。このために、相反する発熱反応と吸熱反応とを速やかに起こさせるために、バイオマスを微細粒子（数十ミクロンオーダー）とする必要がない。特に、ガス化用バイオマス２６の粒子の大きさは、たとえば、数ミリオーダーで充分である。また、この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置は、相反するバイオマスの発熱反応とバイオマスの吸熱反応とをそれぞれ個別に制御することができるので、制御が簡単である。
【００６６】
この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置において、ガス化用バイオマス２６の灰３１の融点は、ガス化用バイオマス２６の種類により、７５０〜１５００°Ｃとさまざまである。ここで、灰３１の融点がガス化温度７００〜９００°Ｃに対して十分に高い場合（たとえば、９００°Ｃ以上の場合）には、反応管５中で灰３１が溶融し、ガス化用バイオマス２６の流動化の阻害、あるいは、灰３１の排出のトラブルを起こすケースは少ない。ところが、灰３１の融点が９００°Ｃ以下の場合には、ガス化温度とあいまって灰３１の溶融による前記トラブルを起こすケースが考えられる。
【００６７】
そこで、この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置においては、ガス化反応を若干犠牲にし、ガス化温度を下げることにより前記トラブルを防止することができる。これは、この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置のように、バイオマスの発熱反応とバイオマスの吸熱反応とをそれぞれ個別に制御することができることによるものである。
【００６８】
（実施の形態２の構成）
図２は、この発明にかかるバイオマスガス化装置の実施の形態２を示す説明図である。図中、図１と同符号は同一のものを示す。
【００６９】
燃焼チャンバー１中の下部には、多数の透孔３６を有する火格子３７が配置されている。また、この燃焼チャンバー１の下部には、着火バーナー３８が設けられている。さらに、この燃焼チャンバー１の上部には、燃焼ガス７の戻りライン３９が設けられている。
【００７０】
なお、燃焼チャンバー１中の燃焼空間３にカーボンやスートの生成を抑制するための蒸気を供給するライン（図示せず）を設けても良い。また、燃焼チャンバー１中の燃焼空間３に熱回収手段（図示せず）およびまたは除塵手段（図示せず）を設けても良い。さらに、燃焼チャンバー１に燃焼用バイオマス１０を供給するための開口部（図示せず）を設け、その供給開口部に開閉蓋（図示せず）を開閉可能に取り付けても良い。
【００７１】
ガス化チャンバー２中には、反応管４０が配置されている。この例の反応管４０としては、たとえば、石英管、パイレックスガラス管などの金属管で構成する。
【００７２】
前記ガス化チャンバー２の下部には、受け板４１が設けられている。この受け板４１により、前記反応管４０の下部が保持されている。この受け板４１には、多数の透孔４２が前記反応管４０と連通するように設けられている。
【００７３】
合成ガス２９の排気ライン３０と燃焼ガス７の排気ライン３５とには、熱回収手段としての熱交換器４３、４４がそれぞれ設置されている。この熱交換器４３、４４と前記ガス化チャンバー２の下部との間には、蒸気４５（図中、一点鎖線矢印にて示す）を供給する供給ライン４６が接続されている。この蒸気４５は、４００〜５００°Ｃの加熱蒸気である。すなわち、冷却水が熱交換器４３で温度上昇後蒸気となり、さらに、熱交換器４４で加熱蒸気となる。
【００７４】
なお、前記合成ガス２９の排気ライン３０と前記反応管４０との間には、未反応のガス化用バイオマス２６を回収する手段、たとえば、サイクロン（図示せず）を設けても良い。
【００７５】
（実施の形態２の作用）
この実施の形態２におけるバイオマスガス化装置は、以上の如き構成からなり、以下、その作用について説明する。
【００７６】
まず、燃焼チャンバー１中の燃焼空間３において、粒状あるいはチップ状の燃焼用バイオマス１０は、下方の火格子３７の透孔３６から供給される酸化剤１３により、着火バーナー３８で着火されて完全燃焼する。この完全燃焼されたクリーンな燃焼ガス７は、所定の温度（おおむね８００〜１１００°Ｃ）および熱量を保って、ガス化チャンバー２のガス供給路６中に供給される。なお、この燃焼ガス７の温度および熱量の調整は、前記制御により行われる。
【００７７】
前記ガス供給路６中に供給された燃焼ガス７の熱は、反応管４０の外側から内側に供給される。この反応管４０中において、上部からガス化用バイオマス２６が供給されており、一方、下部から酸素が除かれた蒸気４５（この蒸気４５は、ガス化剤であって、４００〜５００°Ｃの加熱蒸気である）が上方向に供給されている。この結果、ガス化用バイオマス２６は、前記蒸気４５により流動化しながら、前記反応管４０の輻射熱により供給される熱で、ガス化されて合成ガス２９が生成される。
【００７８】
前記反応は、一般に、バイオマス（Ｃm Ｈ2 Ｏn ）を原料に蒸気（Ｈ2 Ｏ）をガス化剤として、下記式（３）、（４）、（５）の反応が主体となる。
【００７９】
ＣＯ＋Ｈ2 Ｏ →ＣＯ2 ＋Ｈ2 …式（３）
Ｃ＋Ｈ2 Ｏ→ＣＯ＋Ｈ2 …式（４）
Ｃ＋２Ｈ2 Ｏ→ＣＯ2 ＋２Ｈ2 …式（５）
【００８０】
前記合成ガス２９により、メタノールを合成するためには、ＣＯ／Ｈ2 のモル比を１／２とすることが好ましい。このために、上記式（３）、（４）、（５）の反応がスムーズに行われるように調整する必要がある。その調整手段の１つとしては、前記反応管４０内部の温度を、７００〜１０００°Ｃ、好ましくは、７００〜９００°Ｃ、さらに好ましくは、７００〜８００°Ｃ、に制御することにある。前記反応管４０内部温度の制御は、燃焼ガス７の量および温度、蒸気４５の量および温度により、行われる。
【００８１】
前記反応管４０中において生成された前記合成ガス２９は、若干の飛散粒子と共に、排気ライン３０および熱交換器４３を経て下流の装置、たとえば、メタノール合成装置（図示せず）に供給される。一方、ガス化の熱供給源としての燃焼ガス７の余剰ガスは、排気ライン３５および熱交換器４４を経てガス化チャンバー２外に排出される。前記余剰ガス（燃焼ガス７）をメタノール合成装置の触媒の反応温度の熱源（触媒の加熱熱源）として利用することできる。さらに、前記余剰ガス（燃焼ガス７）を戻りライン３９により燃焼チャンバー１の燃焼空間３中に戻しても良い。
【００８２】
前記燃焼空間３中において燃焼された燃焼用バイオマス１０の燃焼残渣灰２３は、燃焼チャンバー１の底部に沈降堆積する。この沈降堆積した灰２３は、排出ライン２５を経て、定期的に燃焼チャンバー１外に排出される。また、前記反応管４０のガス化空間４中において反応されたガス化用バイオマス２６の反応残渣灰３１は、反応管４０の下部から排出ライン３３を経て、間欠的にガス化チャンバー２外に排出される。
【００８３】
このように、この実施の形態２におけるガス化装置は、以上のごとき構成からなるものであるから、前記実施の形態１におけるガス化装置とほぼ同様の作用効果を達成することができる。
【００８４】
特に、この実施の形態２におけるガス化装置は、反応管４０中のガス化空間４と燃焼ガス供給路６とが隔離されているので、反応管４０中に蒸気４５のみのガス化剤を供給し、酸化剤を必要としない。しかも、その蒸気４５としては、酸素が除かれたものを使用することにより、ＣＯ2 の生成による弊害を抑制することができる。また、この実施の形態２におけるガス化装置は、燃焼チャンバー１中の燃焼空間３において燃焼用バイオマス１０を完全燃焼させてクリーンな燃焼ガス７を反応管４０中のガス化空間４に供給することができる。さらに、この実施の形態におけるガス化装置は、燃焼用バイオマス１０の性状とガス化用バイオマス２６の性状とが大幅に異なっていても特に問題がない。たとえば、燃焼用バイオマス１０としては、木材チップを使用する。一方、ガス化用バイオマス２６としては、５〜１０ｍｍ以下で好ましくは１ｍｍ程度のバイオマスの粉体、もしくは、その粉体と水とを混合したスラリー状のものを使用する。
【００８５】
（実施の形態３の構成）
図３は、この発明にかかるバイオマスガス化装置の実施の形態３を示す説明図である。この実施の形態３におけるガス化装置は、前記実施の形態１におけるガス化装置の変形例である。図中、図１および図２と同符号は同一のものを示す。
【００８６】
このバイオマスガス化装置は、燃焼空間３とガス化空間４とがそれぞれ分離された状態で同一チャンバー４７中に上下に設けられているものである。その同一チャンバー４７中には、反応管４８が配置されている。その反応管４８中には、ガス化空間４が形成されている。その同一チャンバー４７の内側と反応管４８の外側との間に燃焼ガス供給路４９が設けられている。前記反応管４８には、燃焼ガス７を燃焼ガス供給路４９から反応管４８中に均一に供給する透孔５０が多数設けられている。前記燃焼空間３の上方には、水平配置型の熱交換器５１（熱回収手段および除塵手段）が配置されている。
【００８７】
なお、前記同一チャンバー４７中において、前記燃焼空間３と前記燃焼ガス供給路４９との間が燃焼ガス供給ラインとなる。
【００８８】
前記同一チャンバー４７の下部には、多数の透孔５２を有する火格子５３が配置されている。この火格子５３と同一チャンバー４７との間には、酸化剤および蒸気供給風箱５４が形成されている。また、燃焼用バイオマス１０の供給ライン１２とガス化用バイオマス２６供給ライン２８とには、供給ホッパー５５、５６がそれぞれ設けられている。さらに、合成ガス２９の排気ライン３０と前記反応管４８との間には、未反応のガス化用バイオマス２６を回収する手段が設けられている。この手段は、サイクロン５７と、循環供給弁５８と、循環供給ライン５９とからなる。
【００８９】
燃焼ガス７の排出ライン３５に配置された熱交換器４４には、冷却水６０を供給する供給ライン６１が接続されている。前記熱交換器４４と前記熱交換器５１との間には、水もしくは蒸気１７を供給する流量調整弁１８および供給ライン１９が設けられている。また、前記熱交換器５１と前記燃焼空間３との間には、蒸気２０を供給する圧力制御弁２１および供給ライン２２が設けられている。この供給ライン２２は、分岐されている。その分岐ライン６２は、弁６３を介して前記酸化剤および蒸気供給風箱５４に接続されており、前記蒸気２０が前記酸化剤および蒸気供給風箱５４中に供給されるように構成されている。
【００９０】
（実施の形態３の作用）
この実施の形態３におけるバイオマスガス化装置は、以上のごとき構成からなるものであるから、前記実施の形態１、２におけるバイオマスガス化装置とほぼ同様の作用効果を達成することができる。
【００９１】
特に、この実施の形態３におけるバイオマスガス化装置は、燃焼空間３とガス化空間４とがそれぞれ分離された状態で同一チャンバー４７中に設けられているので、バイオマスガス化装置の全体構成が簡素化される。また、この実施の形態３におけるバイオマスガス化装置は、未反応のガス化用バイオマスを回収する手段５７、５８、５９が設けられているので、未反応のバイオマス粒子による下流（後流）機器への悪影響を防止することができ、しかも、供給したバイオマスを完全にガス化することができる。
【００９２】
（バイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置の実施の形態１の構成）
図４〜図６は、この発明にかかるバイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置の実施の形態１を示すものである。図中、図１〜図３と同符号は同一のものを示す。
【００９３】
図において、６４はバイオマスガス化装置、６５はガス精製貯蔵設備、６６はメタノール合成装置である。前記バイオマスガス化装置６４は、前記実施の形態２におけるバイオマスガス化装置の一部を変形した装置が使用されている。
【００９４】
（バイオマスガス化装置の説明）
前記バイオマスガス化装置６４において、燃焼チャンバー１およびガス化チャンバー２の内面には、耐火材６７が内張りされている。前記燃焼チャンバー１中の燃焼空間３と前記ガス化チャンバー２中の燃焼ガス供給路６とを結ぶ燃焼ガス供給ライン９は、同じく耐火材６７が内張りされたダクト構造をなす。
【００９５】
前記燃焼チャンバー１の頂部には、燃焼用バイオマス１０を供給するための開口部６８が設けられている。その供給開口部６８には、開閉蓋６９がヒンジ機構７０を介して開閉可能に取り付けられている。その開閉蓋６９には、開閉用のハンドル７１が設けられている。なお、図５において、二点鎖線にて示される開閉蓋６９は、開いている状態を示す。また、実線にて示される開閉蓋６９は、閉じている状態を示す。
【００９６】
前記のように、燃焼チャンバー１に供給開口部６８および開閉蓋６９を設けることにより、燃焼チャンバー１とガス化チャンバー２とが別個に設置されたタイプのバイオマスガス化装置６４において、燃焼用バイオマス１０が粒子ではなくある程度の大きさのもの、たとえば、木材チップであっても使用できる。
【００９７】
前記開閉蓋６９には、燃焼用バイオマス１０の供給ライン１２が供給装置１１を介して、また、酸化剤１３の供給ライン１５が供給調整弁１４を介して、それぞれ取り付けられている。なお、このバイオマスガス化装置６４において、燃焼ガス供給ライン９と着火バーナー３８とは、前記燃焼チャンバー１の火格子３７より下方の位置に設けられている。
【００９８】
一方、ガス化チャンバー２において、反応管４０には、ガス化用バイオマス２６の供給ホッパー５６と、開閉弁７２と、供給装置（供給弁）２７と、供給ライン２８が接続されている。
【００９９】
また、前記ガス化チャンバー２において、合成ガス２９の排気ライン３０に設けられた熱交換器４３は、２重管構造をなす水冷ジャケットから構成されている。この合成ガス２９用の熱交換器４３の出口端と、燃焼ガス７の排気ライン３５に設けられた熱交換器４４の入口端とは、供給ライン４６および圧力調整弁７３を介して接続されている。
【０１００】
さらに、前記ガス化チャンバー２において、燃焼ガス７用の熱交換器４４の出口端と、ガス化チャンバー２、すなわち、反応管４０の下部とは、供給ライン４６および流量調整弁（または圧力調整弁）７４を介して接続されている。この流量調整弁７４は、前記反応管４０中に供給する加熱蒸気４５の温度をも調整するものである。
【０１０１】
（ガス精製貯蔵設備の説明）
前記ガス精製貯蔵設備６５は、クリーンアップ設備７５と、貯蔵タンク７６と、昇圧ポンプ７７と、第１開閉弁７８と、第２開閉弁７９と、第３開閉弁８０と、第４開閉弁８１とから構成されている。
【０１０２】
前記クリーンアップ設備７５には、脱塵装置（図示せず）、脱Ｓ（いおう）装置（図示せず）が設けられている。また、前記クリーンアップ設備７５には、必要に応じて、合成ガス２９中のメタノール合成に不要なＣＯ2 を除く脱ＣＯ2 装置（図示せず）を配置しても良い。
【０１０３】
前記クリーン設備７５には、前記バイオマスガス化装置６４の合成ガス２９の排気ライン３０、すなわち、合成ガス２９の供給ライン８２が接続されている。前記貯蔵タンク７６は、前記第１開閉弁７８および供給ライン８２を介して前記クリーンアップ設備７５に接続されている。前記昇圧ポンプ７７は、前記第２開閉弁７９および供給ライン８２を介して前記クリーンアップ設備７５と、前記第３開閉弁８０および供給ライン８２を介して前記貯蔵タンク７６とにそれぞれ接続されている。前記昇圧ポンプ７７の吐出口は、前記第４開閉弁８１および供給ライン８２を介して前記メタノール合成装置６６に接続されている。
【０１０４】
（メタノール合成装置の説明）
前記メタノール合成装置６６は、加圧室８３と、触媒室８４と、メタノール回収室８５とから構成されている。同一チャンバー内に形成された前記加圧室８３と前記触媒室８４との間には、隔壁８６が配置されている。この隔壁８６には、多数の透孔８７が設けられている。この結果、前記加圧室８３と前記触媒室８４とは、隔壁８６の多数の透孔８７を介して連通していることとなる。
【０１０５】
前記触媒室８４と前記メタノール回収室８５との間には、連通ライン８８が接続されている。前記触媒室８４の底部と前記連通ライン８８との間には、多数の透孔を有する仕切り板８９が配置されている。また、その連通ライン８８の途中には、開閉弁９０が設けられている。この結果、前記触媒室８４とメタノール回収室８５とは、仕切り板８９および開閉弁９０を介して連通していることとなる。
【０１０６】
前記加圧室８３中には、加圧ピストン９１が配置されている。この加圧ピストン９１には、油圧シリンダ９２が連結されている。この油圧シリンダ９２には、油圧ポンプ９３が制御弁９４を介して接続されている。前記加圧室８３には、圧力検知手段９５が設けられている。この圧力検知手段９５と前記制御弁９４との間には、前記油圧シリンダ９２の駆動圧を制御する制御手段９６が設けられている。
【０１０７】
前記加圧ピストン９１、油圧シリンダ９２、油圧ポンプ９３、制御弁９４、圧力検知手段９５、制御手段９６は、加圧装置を構成する。この加圧装置により、前記加圧室８３および前記触媒室８４中の圧力は、メタノールガス合成に最適な１０〜４０ａｔａに制御される。
【０１０８】
前記触媒室８４中には、触媒、たとえば、ＣｕＯ、ＺｎＯ系の触媒９７が充填されている。前記触媒室８４中には、加熱コイル９８が配置されている。一方、前記触媒室８４の外側には、加熱ジャケット９９が配置されている。
【０１０９】
前記加熱コイル９８の入口および前記加熱ジャケット９９の入口には、前記バイオマスガス化装置６４の熱交換器４４からの燃焼ガス７の排気ライン３５が分岐されてそれぞれ接続されている。また、前記加熱コイル９８の出口および前記加熱ジャケット９９の出口は、戻りライン３９を介して前記バイオマスガス化装置６４の燃焼空間３に接続されている。これにより、前記触媒室８４中の温度は、メタノールガス合成に最適な２００〜４００°Ｃに制御される。
【０１１０】
前記触媒室８４の入り口には、前記ガス精製貯蔵設備６５からの合成ガス供給ライン８２が接続されている。また、前記触媒室８４の出口には、開閉弁１００および排気ライン１０１が接続されている。
【０１１１】
前記メタノール回収室８５の外側には、水冷ジャケット１０２が配置されている。この水冷ジャケット１０２の入口には、冷却水１０８の供給ラインが接続されている。また、前記水冷ジャケット１０２の出口は、冷却水の戻りライン１０３およびポンプ１０４を介して前記バイオマスガス化装置６４の熱交換器４３の入口に接続されている。これにより、前記メタノール回収室８５中の温度は、メタノールの沸点（６４．６５°Ｃ）以下に保持制御される。
【０１１２】
前記メタノール回収室８５の底部には、メタノール液１０５（図６中、白抜きの破線矢印、もしくは、２重破線矢印にて示す）を回収するための回収ライン１０６および開閉弁１０７が接続されている。
【０１１３】
（バイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置の実施の形態１の作用）
この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置は、以上の如き構成からなり、以下、その作用について説明する。
【０１１４】
まず、バイオマスガス化装置６４において、前記の通り、合成ガス２９が生成される。すなわち、別個に配置された燃焼チャンバー１中において、燃焼用バイオマス１０が燃焼され、その燃焼ガス７を熱源としてガス化チャンバー２の反応管４０中において、ガス化用バイオマス２６がガス化されて合成ガス２９が生成される。
【０１１５】
つぎに、前記バイオマスガス化装置６４において生成された合成ガス２９は、排気ライン３０および供給ライン８２を経てガス精製貯蔵設備６５に供給される。この合成ガス２９は、ガス精製貯蔵設備６５のクリーンアップ設備７５において、脱塵装置、脱Ｓ装置などにより精製される。
【０１１６】
精製された合成ガス２９は、第２開閉弁７９を介して直接昇圧ポンプ７７により、昇圧されて第４開閉弁８１を介してメタノール合成装置６６に送気され、あるいは、第１開閉弁７８を介して貯蔵タンク７６に一旦貯蔵されてから、第３開閉弁８０を介して昇圧ポンプ７７により、昇圧されて第４開閉弁８１を介してメタノール合成装置６６に送気される。
【０１１７】
前記貯蔵タンク７６の容量、前記第１開閉弁７８〜第４開閉弁８１の開閉作動は、前記バイオマスガス化装置６４の規模および運転状況、また、前記メタノール合成装置６６の規模および運転状態などにより決定される。
【０１１８】
前記ガス精製貯蔵設備６５において、昇圧されてメタノール合成装置６６に送気された合成ガス２９は、まず、メタノール合成装置６６の触媒室８４中に導入され、さらに、加圧室８３中およびメタノール回収室８５中にも導入される。前記合成ガス２９は、前記メタノール合成装置６６の触媒室８４および加圧室８３およびメタノール回収室８５の容積分相当の量が常圧〜１０ａｔａの状態で導入される。
【０１１９】
前記合成ガス２９が前記触媒室８４および加圧室８３およびメタノール回収室８５中に導入中においては、開閉弁１００は閉状態にあり、かつ、加圧ピストン９１は上死点に位置している。そして、導入が完了後においては、第４開閉弁８１も閉状態となり、前記触媒室８４および加圧室８３およびメタノール回収室８５中と外部とは、遮断される。
【０１２０】
ここで、加圧装置が駆動する。すると、所定の圧力１０〜４０ａｔａ下および所定の温度２００〜４００°Ｃ下において、合成ガス２９は、触媒９７の触媒反応により、合成されて、メタノールガスが生成される。
【０１２１】
前記メタノールガスの生成が進行すると、メタノールガスは、拡散により、触媒室８４から仕切り板８９の透孔を経てメタノール回収室８５中に流入する。ここで、メタノールガスは、メタノールの沸点（６４．６５°Ｃ）以下に冷却されて、液化する。このメタノール液１０５がメタノール回収室８５中に溜まる。
【０１２２】
前記反応過程（合成ガス２９からメタノールガスの生成、メタノールガスからメタノール液１０５の液化）の進行に伴なって、合成ガス２９中のＨ2 、ＣＯガスの分圧が低下するために、触媒室８４および加圧室８３およびメタノール回収室８５中の圧力が低下する。この反応過程では上記反応が同時に行われるので、［ＣＨ3 ＯＨ］／［ＣＯ、Ｈ2 ］は一定に保持されるため、［ＣＯ］＋［２Ｈ2 ］→ＣＨ3 ＯＨの反応はどんどん進行する。
【０１２３】
すると、加圧室８３中の圧力検知手段９５が前記の圧力低下を検知し、その検知信号が制御手段９６に出力される。そして、この制御手段９６から制御弁９４に制御信号が出力される。これにより、油圧ポンプ９３から油圧シリンダ９２への圧油の供給量が制御されるので、触媒室８４および加圧室８３およびメタノール回収室８５中の圧力は、所定の圧力に保持制御される。
【０１２４】
前記反応過程が最終段階まで到達すると、合成ガス２９中のＨ2 、ＣＯガスは消費され、一方、ＣＯ2 ガスはリッチガスとなる。すなわち、合成ガス２９中のＨ2 、ＣＯガスの分圧は低下し、一方、ＣＯ2 ガスの分圧は相対的に増大する。なお、前記反応は、一般的に、［ＣＨ3 ＯＨ］／［Ｈ2 ］、［ＣＯ］＝０．３〜０．５である。
【０１２５】
前記反応過程が最終段階まで到達したところで、分圧が増大するＣＯ2 ガスは、メタノールガスの合成に供さないガスであって、残留ガス１０９となる。そこで、開閉弁１００を開状態とし、かつ、開閉弁９０を閉状態とすることにより、触媒室８４および加圧室８３中の残留ガス１０９は、パージされる。一方、メタノール回収室８５中に回収されたメタノール液１０５は、開閉弁１０７を開状態として、回収される。
【０１２６】
前記メタノール合成装置６６において、合成ガス２９の導入、メタノールガスの生成、メタノールガスの液化、残留ガス１０９のパージ、メタノール液１０５の回収の１工程が完了したところで、合成ガス２９を導入してこの工程を再度行う。
【０１２７】
このように、この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置は、メタノール合成装置６６におけるメタノールの合成がバッチ方式であるから、単位触媒量に対するガス量（Ｓ／Ｖ比）が大である。すなわち、合成ガス中のＨ2 、ＣＯを有効にメタノール（ＣＨ3 ＯＨ）に合成することができる。また、メタノールの合成（メタノールガス生成）と液化とが同一装置（メタノール合成装置６６）中において同時に行うことができる。さらに、連続方式のメタノール合成装置と比較して、合成ガスの循環ラインなどが不要となる。その分、構造や制御が簡単となる。
【０１２８】
特に、この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置は、メタノール合成装置６６がバッチ方式であり、一方、バイオマスガス化装置６４が連続運転により合成ガス２９を連続的に生成するものであるが、バイオマスガス化装置６４からの合成ガス２９を貯留タンク７６中に一旦貯留することにより、メタノール製造装置全体として連続運転が可能となる。
【０１２９】
また、この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置は、触媒室８４の加熱手段としての加熱コイル９８および加熱ジャケット９９とバイオマスガス化装置６４の燃焼ガス７の排気ライン３５とを接続することにより、バイオマスガス化装置６４の排熱を再利用することができる。
【０１３０】
さらに、この実施の形態１におけるバイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置は、メタノール回収室８５の冷却手段としての水冷ジャケット１０２とバイオマスガス化装置６４の熱交換器４３、４４とを冷却水戻しライン１０３を介して接続することにより、メタノール合成装置６６の冷却水１０８を再利用することができる。
【０１３１】
なお、前記実施の形態１において、バイオマスガス化装置６４としては、前記実施の形態２のバイオマスガス化装置の変形例を使用したものであるが、この発明のメタノール製造装置は、前記実施の形態１のバイオマスガス化装置、前記実施の形態２のバイオマスガス化装置、前記実施の形態３のバイオマスガス化装置、前記実施の形態１のバイオマスガス化装置の変形例、前記実施の形態３のバイオマスガス化装置の変形例などを使用しても良い。
【０１３２】
また、この発明のメタノール製造装置は、この発明のバイオマスガス化装置を使用せずに、従前のバイオマスガス化装置を使用しても良い。すなわち、この発明のメタノール製造装置は、従前のバイオマスガス化装置と、バッチ式のメタノール合成装置とから構成されたものであっても良い。
【０１３３】
【発明の効果】
以上から明らかなように、この発明にかかるバイオマスガス化装置（請求項１、２、３）によれば、相反するバイオマスの発熱反応とバイオマスの吸熱反応とを、それぞれ分離させた燃焼空間中とガス化空間中とにおいて、それぞれ行うことができる。このために、相反する発熱反応と吸熱反応とを速やかに起こさせるために、バイオマスを微細粒子（数十ミクロンオーダー）とする必要がない。特に、ガス化用のバイオマスの粒子の大きさは、たとえば、数ミリオーダーで充分である。
【０１３４】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置（請求項１、２、３）によれば、相反するバイオマスの発熱反応とバイオマスの吸熱反応とをそれぞれ個別に制御することができるので、制御が簡単である。
【０１３５】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置（請求項１）によれば、燃焼ガスが反応管中に均一に供給されることにより、その反応管中においてバイオマスが均一にガス化される。このために、バイオマスのガス化の効率が向上される。
【０１３６】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置（請求項２）によれば、反応管中のガス化空間と燃焼ガス供給路とが隔離されているので、反応管中には、蒸気のみのガス化剤を供給し、酸化剤を必要としない。また、燃焼チャンバー中の燃焼空間において燃焼用バイオマスを完全燃焼させてクリーンな燃焼ガスを反応管中のガス化空間に供給することができる。さらに、燃焼用バイオマスの性状とガス化用バイオマスの性状とが大幅に異なっていても特に問題がない。
【０１３７】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置（請求項３）によれば、燃焼空間とガス化空間とがそれぞれ分離された状態で同一チャンバー中に設けられているので、バイオマスガス化装置の全体構成が簡素化される。また、燃焼ガスが反応管中に均一に供給されることにより、その反応管中においてバイオマスが均一にガス化される。このために、バイオマスのガス化の効率が向上される。
【０１３８】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置（請求項４）によれば、カーボンやスートの弊害を最小限に抑えることができる。
【０１３９】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置（請求項５）によれば、反応管中のガス化空間と燃焼ガス供給路とが隔離されているタイプにおいて、酸素が除かれた蒸気を供給することにより、ＣＯ2 の生成によるＣＨ3 ＯＨの合成の低下、あるいは、合成のための触媒量が増大するなどの弊害を抑制することができる。
【０１４０】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置（請求項６）によれば、燃焼空間中において燃焼された燃焼ガスを熱源としてガス化空間中に供給するタイプにおいて、燃焼空間中の熱を回収することができ、およびまたは、燃焼空間中の飛散バイオマスや灰などを除塵することができる。
【０１４１】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置（請求項７）によれば、燃焼ガス排気ライン中の熱を回収することができる。
【０１４２】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置（請求項８）によれば、未反応のバイオマス粒子による下流（後流）機器への悪影響を防止することができ、しかも、供給したバイオマスを完全にガス化することができる。
【０１４３】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置（請求項９）によれば、生成ガス排気ライン中の熱を回収することができる。
【０１４４】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置（請求項１０）によれば、燃焼チャンバーとガス化チャンバーとが別個に設置されたタイプにおいて、燃焼用バイオマスが粒子ではなくある程度の大きさのもの、たとえば、木材チップであっても使用できる。
【０１４５】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置（請求項１１）によれば、メタノール合成装置におけるメタノールの合成がバッチ方式であるから、単位触媒量に対するガス量（Ｓ／Ｖ比）が大である。すなわち、合成ガス中のＨ2 、ＣＯを有効にメタノール（ＣＨ3 ＯＨ）に合成することができる。また、メタノールの合成（メタノールガス生成）と液化とが同一装置中において同時に行うことができる。さらに、連続方式のメタノール合成装置と比較して、合成ガスの循環ラインなどが不要となる。その分、構造や制御が簡単となる。
【０１４６】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置（請求項１２）によれば、メタノール合成装置がバッチ方式であり、一方、バイオマスガス化装置が連続運転により合成ガスを連続的に生成するものであるが、バイオマスガス化装置からの合成ガスを貯留タンク中に一旦貯留することにより、メタノール製造装置全体として連続運転が可能となる。
【０１４７】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置（請求項１３）によれば、触媒室の加熱手段とバイオマスガス化装置の燃焼ガス排気ラインとを接続することにより、バイオマスガス化装置の排熱を再利用することができる。
【０１４８】
また、この発明にかかるバイオマスガス化装置が具備されたメタノール製造装置（請求項１４）によれば、メタノール回収室の冷却手段とバイオマスガス化装置の熱交換器とを冷却水戻しラインを介して接続することにより、メタノール合成装置の冷却水を再利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明のバイオマスガス化装置の実施の形態１を示す説明図である。
【図２】  この発明のバイオマスガス化装置の実施の形態２を示す説明図である。
【図３】  この発明のバイオマスガス化装置の実施の形態３を示す説明図である。
【図４】  この発明のバイオマスガス化装置が装備されたメタノール製造装置の実施の形態１を示す説明図である。
【図５】  同じく、バイオマスガス化装置の断面図である。
【図６】  同じく、メタノール合成装置の断面図である。
【符号の説明】
１  燃焼チャンバー
２  ガス化チャンバー
３  燃焼空間
４  ガス化空間
５  反応管
６  燃焼ガス供給路
７  燃焼ガス
８  透孔
９  燃焼ガス供給ライン
１０  燃焼用バイオマス
１１  供給装置
１２  供給ライン
１３  酸化剤
１４  供給調整弁
１５  供給ライン
１６  熱交換器（熱回収手段）
１７  水
１８  流量調整弁
１９  供給ライン
２０  蒸気
２１  圧力制御弁
２２  供給ライン
２３  灰
２４  排出弁
２５  排出ライン
２６  ガス化用バイオマス
２７  供給装置
２８  供給ライン
２９  合成ガス
３０  排気ライン
３１  灰
３２  排出弁
３３  排出ライン
３４  調整弁
３５  排気ライン
３６  透孔
３７  火格子
３８  着火バーナー
３９  戻りライン
４０  反応管
４１  受け板
４２  透孔
４３  熱交換器
４４  熱交換器
４５  蒸気（加熱蒸気）
４６  供給ライン
４７  同一チャンバー
４８  反応管
４９  燃焼ガス供給路
５０  透孔
５１  熱交換器
５２  透孔
５３  火格子
５４  風箱
５５  ホッパー
５６  ホッパー
５７  サイクロン
５８  循環供給弁
５９  循環供給ライン
６０  冷却水
６１  供給ライン
６２  分岐ライン
６３  弁
６４  バイオマスガス化装置
６５  ガス精製貯蔵設備
６６  メタノール合成装置
６７  耐火材
６８  供給開口部
６９  開閉蓋
７０  ヒンジ機構
７１  ハンドル
７２  開閉弁
７３  圧力調整弁
７４  流量調整弁
７５  クリーンアップ設備
７６  貯蔵タンク
７７  昇圧ポンプ
７８  第１開閉弁
７９  第２開閉弁
８０  第３開閉弁
８１  第４開閉弁
８２  合成ガス供給ライン
８３  加圧室
８４  触媒室
８５  メタノール回収室
８６  隔壁
８７  透孔
８８  連通ライン
８９  仕切り板
９０  開閉弁
９１  加圧ピストン
９２  油圧シリンで
９３  油圧ポンプ
９４  制御弁
９５  圧力検知手段
９６  制御手段
９７  触媒
９８  加熱コイル
９９  加熱ジャケット
１００  開閉弁
１０１  排気ライン
１０２  水冷ジャケット
１０３  冷却水戻りライン
１０４  ポンプ
１０５  メタノール液
１０６  回収ライン
１０７  開閉弁
１０８  冷却水
１０９  残留ガス
【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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