【手続補正書】
【提出日】平成21年4月20日(2009.4.20)
【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】
有機物質を炭化水素燃料に変換する方法であって、
−流体中にある前記有機物質を２２５バールを超える圧力に加圧すること、
−前記流体中の前記有機物質を、元素周期律表のＩＡ族の少なくとも１つの元素の化合物を含む均一系触媒の存在下で２００℃を超える温度に加熱すること、更に、
−前記流体中の前記有機物質を、元素周期律表のＩＶＢ族の少なくとも１つの元素の化合物および／またはα−アルミナを含む不均一系触媒と接触させること、
−前記流体が当初は７を超えるｐＨ値を有することを確実にし、そして前記有機物質を含む前記流体のｐＨ値を７〜１４の範囲、例えば７〜１２の範囲に維持すること、の各ステップを含む方法。
【請求項２】
前記の炭化水素燃料中に、供給材料中のエネルギー含有量の５０％以上が回収されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
４〜１５バールの圧力、１００〜１７０℃の温度で、０．５〜２時間、有機物質を前処理するステップを更に含み、また、前処理のステップが、流体に添加剤を加えるステップを含み、また、前処理のステップが、前記有機物質を含む前記流体のｐＨを７を超えるように調整するステップを含むことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
第二の流体加熱のステップを更に含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
粒子を分離することを更に含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
第一の流体冷却ステップを更に含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
第一の冷却ステップが、第一の加熱ステップおよび／または前処理ステップにおける流体の予備加熱ステップと熱交換することによって行われることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
流体からの燃料ガスなどのガスの分離ステップを更に含み、また、燃料ガスが第二の加熱ステップにおいて流体の加熱のために用いられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
第一のメンブレンフィルタ中で流体をろ過し、オイルおよび水溶性塩から水と水溶性有機物を取り出すステップを更に含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
第二のメンブレンフィルタ中でのメタノールの精製などの、水からの水溶性有機物の第二のろ過ステップを更に含むことを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記の１つまたはそれ以上のメンブレンフィルタが、限外ろ過、ナノろ過、逆浸透、またはパーベーパレーションまたはそれらの組み合わせを含むメンブレンプロセスの群から選ばれることを特徴とする請求項９または１０記載の方法。
【請求項１２】
逆浸透プロセスにおいて、第二のろ過ステップ後の水および水溶性有機物が、飲用に適した水に変換されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
濃縮されたメタノールを含む水溶性有機物が前処理ステップに再循環されることを特徴とする請求項９記載の方法。
【請求項１４】
流体中の有機物質の不均一系触媒との接触ステップが温度を実質的に一定に保持しながら行われ、そして接触ステップにおける温度が２５０〜３７４℃の範囲であり、また、圧力が２２５〜３５０バールの範囲であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項記載の方法。
【請求項１５】
接触ステップが１０分間未満でなされることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項記載の方法。
【請求項１６】
周期律表のＩＶＢ族の少なくとも１つの元素の化合物がジルコニウムおよび／またはチタンを、酸化物および／もしくは水酸化物型もしくはこの２つの組み合わせで含むことを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項記載の方法。
【請求項１７】
周期律表のＩＶＢ族の少なくとも１つの元素の化合物の少なくとも一部が硫酸塩または硫化物型であることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
不均一系触媒が、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｖ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｓｉ、からなる群から選ばれた少なくとも１つの元素を、２０質量％以下の量で、例えば１０質量％までの量で、好ましくは５質量％までの量で、例えば２．５質量％までの量で更に含み、そして、これらの元素が酸化物および／または水酸化物型であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項記載の方法。
【請求項１９】
前記の不均一系触媒が、少なくとも一部が反応装置中に入っており、ここで前記の反応装置が固定床反応装置であることを特徴とする請求項１〜１８のいずれか１項記載の方法。
【請求項２０】
前記の不均一系触媒が、Ｓｉ、Ｌａ、ＹまたはＣｅまたはそれらの組み合わせからなる群から選ばれた少なくとも１つの表面積安定剤を含み、そして、前記の表面積安定剤が有効量で２０質量％以下、例えば有効量で１０質量％以下、好ましくは前記の表面積安定剤を有効量で７．５質量％以下、例えば表面積安定剤を有効量で５質量％以下含む、そしてより好ましくは前記の表面積安定剤が有効量で０．５〜５質量％存在する、例えば１〜３質量％存在することを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項記載の方法。
【請求項２１】
前記の不均一系触媒が、１０００時間の使用後に１０ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ表面積を、例えば１０００時間の使用後に２５ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ表面積を、また好ましくは１０００時間の使用後に５０ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ表面積を、例えば１０００時間の使用後に１００ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ表面積を、またより好ましくは１０００時間の使用後に１５０ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ表面積を、例えば１０００時間の使用後に２００ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ表面積を有することを特徴とする請求項１〜２０のいずれか１項記載の方法。
【請求項２２】
炭酸塩および／または炭酸水素塩を再循環するステップを含み、そして、前記の炭酸塩および／または炭酸水素塩の濃度が、０．５質量％以上、例えば１質量％以上、また好ましくは２質量％以上、例えば３質量％以上、そしてより好ましくは４質量％以上、例えば５質量％以上であることを特徴とする請求項１〜２１のいずれか１項記載の方法。
【請求項２３】
少なくとも１種のアルコールを再循環するステップを含み、ここで前記の少なくとも１種のアルコールがメタノールを含むことを特徴とする請求項１〜２２のいずれか１項記載の方法。
【請求項２４】
前記の流体中のメタノールの含有量が、０．０５質量％以上、例えば０．１質量％以上、また好ましくは０．２質量％以上、例えば０．３質量％以上、そしてより好ましくは０．５質量％以上、例えば１質量％以上であることを特徴とする請求項２３項記載の方法。
【請求項２５】
水素を含む流体を再循環するステップを含み、そして、前記の流体の水素含有量が、処理される前記の有機物質の量の０．００１質量％以上に相当する、例えば処理される前記の有機物質の量の０．０１質量％以上、また好ましくは処理される前記の有機物質の量の０．１質量％以上、例えば処理される前記の有機物質の量の０．２質量％以上、そしてより好ましくは流体の水素含有量が処理される前記の有機物質の量の０．５質量％以上、例えば処理される前記の有機物質の量の１質量％以上であることを特徴とする請求項１〜２４のいずれか１項記載の方法。
【請求項２６】
少なくとも１種のカルボン酸、前記の少なくとも１種のカルボン酸が、１〜４炭素原子に相当する鎖長を有するカルボン酸を少なくとも１種含み、そして前記の少なくとも１種のカルボン酸が、ギ酸および／または酢酸を含み、
および／または、
少なくとも１種のアルデヒドおよび／または少なくとも１種のケトン、前記の少なくとも１種のアルデヒドおよび／または少なくとも１種のケトンが、１〜４炭素原子に相当する鎖長を有する少なくとも１種のアルデヒドおよび／または少なくとも１種のケトン含み、そして前記の少なくとも１種のアルデヒドおよび／または少なくとも１種のケトンが、ホルムアルデヒドおよび／またはアセトアルデヒドを含む、
を予備処理ステップに再循環するステップを含むことを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項記載の方法。
【請求項２７】
均一系触媒がカリウムおよび／またはナトリウムを含み、そして、均一系触媒がＫＯＨ、Ｋ２ＣＯ３、ＫＨＣＯ３、ＮａＯＨ、Ｎａ２ＣＯ３またはＮａＨＣＯ３、またはそれらの組み合わせからなる群から選ばれた１つまたはそれ以上の水溶性塩を含み、そして、均一系触媒の濃度が、０．５質量％以上、例えば１質量％以上、また好ましくは１．５質量％以上、例えば２．０質量％以上、そしてより好ましくは２．５質量％以上、例えば４質量％以上であることを特徴とする請求項１〜２６のいずれか１項記載の方法。
【請求項２８】
前記の流体が、３０質量％以上の濃度で水を含むことを特徴とする請求項１〜２７のいずれか１項記載の方法。
【請求項２９】
前記の少なくとも１種の炭酸塩および／または少なくとも１種の炭酸水素塩および／または少なくとも１種のアルコールおよび／または少なくとも１種のカルボン酸および／または少なくとも１種のアルデヒドおよび／または少なくとも１種のケトンが、少なくとも１部が前記の有機物質の変換により生成され、また前記の少なくとも１種の炭酸塩および／または少なくとも１種の炭酸水素塩および／または少なくとも１種のアルコールおよび／または少なくとも１種のカルボン酸および／または少なくとも１種のアルデヒドおよび／または少なくとも１種のケトンが、接触ステップの後に再循環されることを特徴とする請求項２２〜２６のいずれか１項記載の方法。
【請求項３０】
前記の再循環の流れの少なくとも一部が、触媒反応装置に入る前に、前記の均一系触媒および転換される有機物質を含む前記の流体の供給流れと所定の比率で混合されることを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記の流体の供給流れに対する再循環流れの比率が体積で１〜２０の範囲、例えば１〜１０、また好ましくは１．５〜７．５の範囲内、例えば２〜６の範囲、そしてより好ましくは２．５〜５の範囲であることを特徴とする請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
不均一系触媒を備えた前記の反応装置が、所定の間隔で熱い加圧水での処理に付されることを特徴とする請求項１９、２９または３０記載の方法。
【請求項３３】
熱い加圧水での前記の処理が１２時間未満の継続時間、例えば６時間未満の継続時間、好ましくは３時間未満の継続時間、例えば１時間未満の継続時間を有し、また熱い加圧水での該処理の間隔が６時間以上、例えば１２時間上、好ましくは熱い加圧水での該処理の間隔が２４時間以上、例えば１週間以上であることを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
前記の有機物質が、汚水スラッジなどのスラッジ、液体肥料、コーンサイレージ、クラリファイヤースラッジ、黒液、発酵の残渣、ジュース製造の残渣、食用オイル製造の残渣、果物および野菜加工の残渣、食品および飲料製造の残渣、浸出液もしくは漏出水またはそれらの組み合わせからなる群から選ばれ、また前記のスラッジが、生物学的処理プロセスからのスラッジであることを特徴とする請求項1〜３３のいずれか１項記載の方法。
【請求項３５】
前記の有機物質が排水処理プロセスからのスラッジであることを特徴とする請求項１〜３３のいずれか１項記載の方法。
【請求項３６】
前記の生物学的処理プロセスが排水処理プロセスの一部であることを特徴とする請求項３４記載の方法。
【請求項３７】
前記の有機物質がスラッジの混合物、リグノセルロース材料または廃棄物を含むことを特徴とする請求項１〜３６のいずれか１項記載の方法。
【請求項３８】
予備変換システムおよび製品回収システム（１１）を含む、有機物質を炭化水素へ変換するための装置であって、前記予備変換システムが、
−有機物質を含む流体の供給を加熱するための第一の加熱ユニット（４）、
−有機物質を含む流体の供給を接触させるための触媒反応装置（７）、および
−流体が７を超えるｐＨ値を有するように調整するための調整ユニット、を含み、また前記の製品回収システム（１１）が、
−オイルおよび水溶性塩の第一の流れ（Ｌ；Ｈ、Ｏ、Ｐ、Ｅ）を、水および水溶性有機物の第二の流れ（Ｋ；Ｆ、Ｑ、Ｇ；Ｒ）から分離するためのメンブレンフィルタ（１３）を含むことを特徴とする装置。
【請求項３９】
予備変換システムが、供給順序の中で、流体へ有機物質を供給するための貯蔵所を更に含み、また予備変換システムが、供給順序の中で、原料の後に、また第一の加熱ユニット（４）の前に置かれた前処理ユニット（１）を更に含み、また予備変換システムが、供給順序の中で、第一の粒子分離ユニット（５）の後に、また触媒反応装置（７）の前に置かれた第二の加熱ユニット（６）を更に含み、また予備変換システムが、供給順序の中で、触媒反応装置（７）の後の流体の供給の一部を、第二の加熱ユニット（６）の前の流体の供給に再循環する手段（８）を更に含み、また第一の加熱ユニット（４）が、加熱に加えて、予備変換システムからの流体を、製品回収システムに入る前に冷却する第一の熱交換器であることを特徴とする請求項３８記載の装置。
【請求項４０】
前処理ユニットが、流体を前処理システム中で加熱するのに加えて、予備変換システムからの流体を、製品回収システムに入る前に冷却する熱交換器を更に含み、また前処理ユニットが、第一の熱交換器（４）および第二の熱交換器（１）の間に置かれた第一の膨張ユニット（１０）を更に含むことを特徴とする請求項３８または３９記載の装置。
【請求項４１】
製品回収システムが、燃料ガスなどのガス（Ｉ）の分離のためのガス分離ユニット（１２）を更に含み、ガス分離ユニット（１２）が、供給順序の中で、第二の熱交換器（４）の後、また第一のメンブレンフィルタ（１３）の前に置かれており、また製品回収システムが、第二の加熱ユニット中で流体を加熱するために、燃料ガスなどの前記のガス（Ｉ）を再循環する手段を更に含み、また製品回収システムが、供給順序の中で、第一のメンブレンフィルタ（１３）の後に置かれた第二の膨張ユニットを更に含むことを特徴とする請求項３８〜４０のいずれか１項記載の装置。
【請求項４２】
製品回収システムが、第一の流れ（Ｌ）からオイル（Ｈ）を分離するための相分離ユニット（１４）を更に含み、該相分離ユニット（１４）が、供給順序の中で、メンブレンフィルタ（１３）の後に置かれており、また製品回収システムが、第一の流れの一部（Ｅ）を、予備変換システムの前処理ユニット（１）中へ再循環する手段を更に含むことを特徴とする請求項３８〜４１のいずれか１項記載の装置。
【請求項４３】
製品回収システムが、第二の流れから電力を生み出すための直接メタノール型燃料電池(１８)を更に含むことを特徴とする請求項３８〜４２のいずれか１項記載の装置。
【請求項４４】
製品回収システムが、限外ろ過、ナノろ過、逆浸透またはパーベーパレーションまたはそれらの組み合わせを含むメンブレンプロセスからなる群から選ばれる、１つまたはそれ以上のメンブレンフィルタ（１５、１６、１７）を更に含むことを特徴とする請求項３８〜４２のいずれか１項記載の装置。
【請求項４５】
製品回収システムが、第二の流れ（Ｋ）から精製したメタノール化合物（Ｆ）を分離するために第二のメンブレンフィルタを更に含み、また
製品回収システムが、精製したメタノール化合物（Ｆ）を、第二の流れから、予備変換システムの前処理ユニット（１）中へ再循環する手段を更に含むことを特徴とする請求項４４記載の装置。
【請求項４６】
請求項１〜３７のいずれか１項記載の方法を用いて、製品を生産するための、請求項３８〜４５のいずれか１項記載の装置を含むプラント。
【請求項４７】
有機物質を装置に供給するための手段および製品を装置から取り出す手段を更に含むことを特徴とする請求項４６記載のプラント。
【請求項４８】
予備変換システムおよび製品回収システム（１１）を含む、有機物質をオイルなどの炭化水素へ変換するための装置であって、前記予備変換システムが、
・有機物質を前処理ユニット（１）へ供給する手段、
・４〜１５バールの圧力、１００〜１７０℃の温度で、０．５〜２時間運転する前記の前処理ユニットを含み、前処理ユニット（１）が、
・・前記の前処理ユニット（１）を４〜１５バールの圧力に加圧する手段、
・・前処処理ニット(１)中の流体を、製品回収システムに入る前に、予備変換システムからの流体との熱交換によって、１００〜１７０℃の温度に加熱する手段、
・・撹拌する手段および／または切断、グラインディング、ミリング、もしくは篩い分けステップ、もしくはそれらの組み合わせなどの有機物質をサイズ減少する手段、
・・添加剤を添加する手段、
・・ｐＨ値を測定し、そしてｐＨ値を７を超えた値に調整する手段、
・・アルコール、アルデヒド、ケトンおよび／またはカルボン酸などの水溶性有機物、および／または炭酸塩および／または炭酸水素塩および／または少なくとも１種の元素周期律表のＩＡ族元素を含む再循環流れを、製品回収システム（１１）から受け取る手段、を含み、
・前処理ユニット（１）中で、前記の有機物質を含む前記の流体を含む前記の流体を、２２５バールを超えた圧力に加圧するための供給ポンプ、
・製品回収ユニットからの流体との熱交換によって、前記の前処理ユニット（１）の中の熱交換器に入る前に、また前記の製品回収システム（１１）に入る前に、前記の有機物質を含む前記の流体を含む前記の流体を加熱するための第一の加熱ユニット（４）、
・供給順序の中で、前記の第一の加熱ユニット（４）の後、そして前記の触媒反応装置（７）の前に置かれている第二の加熱ユニット（６）、
・第二の加熱ユニット（６）の前に位置付けられる混合ポイント、ここで前記の第一の加熱ユニット（４）からの流体は、前記の触媒反応装置（７）からの流体の一部の再循環流れと混合したものである、
を含んでいる装置。