バイオマスからメタンを製造する方法であって、a分子状水素及び脱酸素触媒を含む水素化熱分解反応容器中で、約1000°Fより高い水素化熱分解温度及び約100psig~約600psigの範囲内の水素化熱分解圧力で、バイオマスを水素化熱分解し、チャー及びスチームを含んでなる水素化熱分解生成物を製造する工程、b前記水素化熱分解生成物から前記チャーを分離し、チャーが減少した水素化熱分解生成物を製造する工程、c水素化転化触媒を使用する水素化転化反応容器中で、約800°Fより高い水素化転化温度及び約100psig~約600psigの範囲内にある水素化転化圧力で、前記チャーが減少した水素化熱分解生成物を水素化転化し、水素化転化生成物を製造する工程、d前記水素化転化生成物を冷却し、水ガスシフト反応器中に導入し、水及び気体状混合物を含んでなる水ガスシフト生成物を製造し、前記気体状混合物がCO2、H2、及びメタンを含んでなる工程、及びe前記CO2、H2、及びメタンを分離し、CO2流、H2流、及びメタン生成物流を製造する工程を含んでなる、方法。前記メタン生成物流の少なくとも一部がスチームリホーマー中に導入され、その中で、前記メタンが改質され、リホーマーCO2及びリホーマーH2を製造する、請求項1に記載の方法。前記リホーマーH2の少なくとも一部が、メタン生成物流と共にメタン化容器中に導入され、メタン生成物流中の全ての残留CO及び/又はCO2と反応し、追加メタンを形成する、請求項2に記載の方法。前記水が前記スチームリホーマー中に導入され、前記メタンを改質する、請求項2に記載の方法。プロセスの外にある供給源から来る追加の水が前記スチームリホーマー中に導入され、前記メタンを改質する、請求項4に記載の方法。前記メタン生成物流の第一部分が燃焼装置に導入され、燃焼し、それによって前記メタン生成物流の第二部分を加熱し、前記メタン生成物流の前記第二部分は、スチームと共にスチームメタンリホーマー中に導入され、リホーマー生成物CO、CO2、及びH2を形成する、請求項1に記載の方法。前記水素化熱分解生成物流から分離された前記チャーの一部が、ファーネス中で燃焼し、前記メタン生成物流を加熱し、前記メタン生成物流がスチームリホーマー中に水と共に導入され、リホーマーCO2及びリホーマーH2を形成する、請求項1に記載の方法。前記チャーの一部が、スチームボイラーの燃焼室で燃焼し、スチームを形成し、前記スチームがスチームリホーマー中に、前記メタン流の一部と共に導入される、請求項2に記載の方法。前記リホーマーH2の少なくとも一部が、メタン化容器に導入され、そこで前記リホーマーH2の少なくとも一部が、前記メタン生成物流中の残留CO2と反応し、追加のメタンを形成する、請求項6に記載の方法。前記リホーマーH2の少なくとも一部が、前記水素化熱分解反応容器に循環され、前記バイオマスの前記水素化熱分解に使用される、請求項2に記載の方法。前記メタンが、前記気体状混合物から、メタンハイドレート回収プロセスにより分離され、H2の追加量を含んでなるメタン生成物流の比率を下げ、H2が直ちに水素化熱分解工程に循環される、請求項1に記載の方法。前記脱酸素触媒及び前記水素化転化触媒の少なくとも一方がガラス-セラミック材料である、請求項1に記載の方法。前記水素化熱分解が、約02~約10gmバイオマス/gm触媒/hrの範囲内の毎時重量空間速度で行われる、請求項1に記載の方法。前記水素化転化が、約02~約3gmバイオマス/gm触媒/hrの範囲内の毎時重量空間速度で行われる、請求項1に記載の方法。前記水素化熱分解反応容器が、流動床を含む流動床反応器である、請求項1に記載の方法。前記水素化熱分解反応容器中のガス滞留時間が約1分間未満である、請求項15に記載の方法。前記チャーが前記流動床反応器から、実質的に前記流動床の上からだけ除去される、請求項15に記載の方法。前記水素化熱分解反応容器が、流動床を含む流動床反応器であり、前記チャーが、前記流動床反応器から、慣性、静電気、及び磁気プロセスの少なくとも一つを使用するエネルギー的チャー分離により除去される、請求項1に記載の方法。前記脱酸素触媒が、硫黄化CoMo、硫黄化NiMo、触媒活性のガラス-セラミック、ボーキサイト、チャー、及びそれらの混合物及び組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。混合物または単一の選択された吸着剤の注入により予備加熱されたホットガスフィルターが、水素化熱分解反応容器及び水素化転化反応容器の一方を出るガスから、選択された不純物を除去するのに使用される、請求項1に記載の方法。図1に示す本発明の製法は、バイオマスをメタンに熱化学的に変換するための、小型で、統合的された、多段階製法である。この製法の第一反応段階または工程は、加圧された、触媒作用により強化された、水素化熱分解反応容器10を使用し、低チャーの、部分的に脱酸素化された、水素化熱分解生成物を形成し、そこからチャーが除去される。水素化熱分解に好適な全ての反応容器を使用できるが、好ましい反応容器は流動床反応器である。水素化熱分解工程は急速な加熱を使用し、そこでは、粒子の平均内部温度が約10000°C秒の速度で上昇する。熱分解蒸気の反応容器内の滞留時間は、約1分間未満である。それとは対照的に、チャーの滞留時間は、反応容器の底部を通して除去されないので、比較的長く、従ってこれらの粒子の空気力学的直径が十分に低下し、溶離し、反応容器上部の近くから外に出る蒸気とともに運び出されるように、粒子径が低下しなければならない。第二反応段階は水素化転化反応容器11を使用し、そこでは、水素化転化工程が、全てのオレフィンをメタンに転化するのに必要な第一反応段階と実質的に同じ圧力で行われる。次いで、第二反応段階から得られる生成物は、水ガスシフト反応器12に送られ、そこでは、生成物が、CO2、H2O、H2、及びメタンの混合物を含んでなるシフト生成物に転化され、CO濃度が減少する。シフト生成物は、冷却され、高圧分離装置13を使用して分離され、水及び気体状画分になり、その水は、水処理の後、スチームリホーマー14でメタン生成物の一部を水蒸気変性するのに使用され、スチームリホーマー14自体は、一括リホーマーPSA装置15の構成要素である。CO2、H2、及びメタンの混合物は、H2回収装置16に送られ、そこで、H2は混合物から分離され、一括リホーマーPSA装置から来るH2と組み合わされる。次いで、H2は、蒸気駆動のコンプレッサー17中で圧縮され、水素化熱分解反応容器10に循環され、その中で水素化熱分解プロセスに使用される。少量のCO及びCO2を含む残りの混合物は、圧縮される。H2分離装置16を離れるメタン濃度が高い流れは、天然ガスパイプラインシステムに受け入れられるメタンに許容されるには過剰の不純物として、少量のCOをなお含むことがある。残りのメタンの一部は、メタネーター19に送られ、そこで、全ての残留CO及び一括リホーマーPSA装置から来るH2の一部が反応し、追加のメタンを形成する。H2Sのレベルに応じて、痕跡量硫黄除去装置またはガードベッドが、硫黄により被毒するメタン化触媒を保護するのに必要になることがある。メタネーター19を出た流れは、高純度メタン流になり、痕跡量のCO、CO2、H2、及び水蒸気だけを含む。この流れは、脱水され、天然ガス輸送または他の流通管パイプラインに入るのに好適な圧力に圧縮される。H2回収分離装置16から出るメタンの残りの部分は、スチームリホーマー14に、水と共にメタンをH2及びCO2に転化するための流れとして送られる。メタンガスの一部は、ファーネスまたは他の燃焼装置20で燃焼し、メタンガスの残りの部分をスチームリホーマーの操作温度、約1700°Fに加熱する。あるいは、このファーネスは、水素化熱分解反応器10の下流の水素化熱分解生成物流から除去されたチャーを燃料とすることができる。スチームリホーマーは、それらの原料における31のスチーム対炭化水素比を、炭素形成を回避するために必要とし、反応平衡をCOからH2へシフトさせるが、この量は、リホーミング反応に必要な量よりはるかに多い。過剰の水は、回収され、ボイラー供給水の必要に応じて処理し、スチームリホーマーに循環される。CO2は、圧力スイング吸着によりプロセスから除去され、メタネーター19に送られなかった全てのH2は、第一反応段階に循環される。本発明の重要な態様は、プロセスに必要な熱エネルギーが、発熱反応であり、第一及び第二段階で起こる、脱酸素反応の反応熱により供給されることである。本発明のもう一つの重要な態様は、バイオマス原料がひどく乾燥しないことであり、事実、原料中の、または別の原料として加える水が、水ガスシフト反応により、その場におけるH2形成を強化するので、有利である。本発明のプロセスで使用するバイオマス原料は、粒子の大部分が好ましくはサイズが約3mm未満の、ばらになったバイオマス粒子であるか、またはバイオマス液体スラリーの形態にある。しかし、当業者には明らかなように、バイオマス原料は、より大きな粒子径を収容できるように、前処理または他の様式で処理することができる。水素化熱分解反応容器にバイオマス原料を導入するのに好適な手段は、オーガー、高速移動するキャリヤーガスの流れ、例えば不活性またはCO2ガス及びH2、及び一定排出量ポンプ、イムペラー、またはタービンポンプであるが、これらに限定するものではない。水素化熱分解は、反応容器中、約1000°Fを超える温度、好ましくは約1000°F~約1200°Fで、約100psig~約600psigの範囲内の圧力で行う。バイオマスの加熱速度は、好ましくは約10000秒を超える。この工程のグラムバイオマスグラム触媒時間で表した単位時間当たりの重量空間速度は、約2~約10である。前に述べたように、本発明の水素化熱分解工程では、固体バイオマス原料が、好ましくは高温流動床中で、急速に加熱され、従来の急速熱分解で得られる収率に匹敵するか、または恐らくそれより優れた収率で、バイオマスをチャーの無い生成物に転化する。しかし、水素化熱分解中の水素化熱分解蒸気は、触媒及び流動床中のH2の高分圧の存在下で、水素化活性を与え、ある程度の脱酸素活性も与える。水素化活性は、反応性オレフィンの重合を阻止し、それによって、不安定なフリーラジカルの形成を抑制するので、非常に望ましい。同様に、脱酸素活性は、水素化熱分解からの反応熱が発熱性脱酸素反応により供給され、それによって水素化熱分解反応器の外部加熱の必要性がなくなるので重要である。既存の熱分解製法に対する水素化熱分解の利点は、水素化熱分解が熱分解の逆行する反応を回避することであるが、熱分解は、通常不活性雰囲気中で、最も確実にはH2の不存在下で、触媒の不存在下で行われ、それによって好ましくない多核芳香族化合物、フリーラジカル及び本来のバイオマス中に存在しないオレフィン系化合物の形成を促進する。水素化熱分解を低温で行う場合、長鎖分子が製造される傾向がある。水素化熱分解を高温で行う場合、これらの分子が分解する傾向があり、短い炭素鎖の分子が製造され、この工程中に製造されるメタンの比率が増加する。本発明の第一段階の水素化熱分解工程は、従来の水素化転化製法で典型的な温度よりも高い温度で操作し、その結果、バイオマスは急速に液化する。従って、この工程は、水素化熱分解蒸気を安定化させるが、触媒が急速に炭化する程活性ではない、活性触媒を必要とする。触媒の粒子径は、好ましくは約100マイクロメートルより大きい。この処理の温度範囲で使用するのに好適な全てのサイズの脱酸素触媒を水素化熱分解工程で使用できるが、本発明の好ましい実施態様による触媒は下記の通りである。ガラスセラミック触媒―ガラスセラミック触媒は、極めて強力で耐摩耗性があり、熱的に含浸した触媒として、またはバルク触媒として製造することができる。硫黄化したNiMo、NiNiO、CoMo、またはCo系ガラスセラミック触媒、すなわち硫黄活性化触媒として使用する場合、得られる触媒は、容易に入手できるが、柔らかい、従来のNiMo、NiNiO、またはCo系触媒の耐摩耗性版である。硫黄化したNiMo、NiNiO、またはCo系のガラスセラミック触媒は、これらの材料が、従来の担持された触媒の触媒効果を有するが、はるかに頑丈で、耐摩耗性形態にあるので、高温流動床で使用するのに特に好適である。さらに、触媒の耐摩耗性のために、水素化熱分解反応が反応容器内で進行するにつれて、バイオマス及びチャーが同時に小さな粒子に粉砕される。従って触媒の極めて高強度及び耐摩耗性のために、チャーは、触媒から実質的に触媒汚染物無しに回収される。触媒の摩耗率は、標準的な高速ジェットカップ摩耗インデックス試験により測定して、典型的には毎時約2重量未満であり、好ましくは毎時1重量未満である。触媒は、触媒損失を補充するために定期的に加える。リン化ニッケル触媒―リン化ニッケル触媒は、硫黄を処理する必要がなく、硫黄により被毒することもなく、従って硫黄がない環境でも、H2S、COS及び他の硫黄含有化合物を含む環境と同じくらい活性である。従って、この触媒は、ほとんどまたは全く硫黄が存在しないバイオマスにとって、硫黄を含むバイオマスと同じくらい活性である。この触媒は、炭素上に別の触媒として含浸させるか、またはバイオマス原料自体中に直接含浸させることができる。ボーキサイト―ボーキサイトは、極めて安価な材料であり、従って使い捨て触媒として使用できる。ボーキサイトは、他の材料、例えばNi、Mo、で含浸させるか、または硫黄化することもできる。NiMoまたはCoMoで含浸し、硫黄化して水素化転化触媒を形成した小サイズ噴霧乾燥シリカアルミナ触媒―市販のNiMoまたはCoMo触媒は、通常、固定床で使用する大型18~116インチ錠剤として提供される。この場合、NiMoは噴霧乾燥シリカアルミナ触媒上に含浸され、流動床で使用する。この触媒は、従来NiMoまたはCoMo触媒よりも高い強度を示し、流動床で使用するのに適したサイズを有する。アルミナ支持体は、水素化熱分解触媒としても使用できる。このアルミナ支持体は、適切な表面積及びサイズを有するガンマアルミナでよいか、または水素化処理触媒支持体に典型的であるように、その上にリンを配置してある。水素化熱分解と水素化転化工程の間で、チャーは、典型的には慣性分離、例えばサイクロン、またはバリヤー濾過、例えばバヨネットフィルター、により水素化熱分解生成物から除去される。従来の急速熱分解では、効率的なチャー除去は困難であるが、これはチャーがフィルターの表面上に捕獲された時、チャーが、熱分解により生じた高度に酸素化された炭化水素蒸気と反応し、タール状炭化水素を形成し、これが捕獲されたチャーを被覆し、結合し、緻密な粉塵ケーキを作り、これが永久的にホットプロセスフィルターを覆い隠すためである。不活性雰囲気中で行われる急速熱分解と対照的に、水素化熱分解では、形成された水素化蒸気が非反応性の低分子量炭化水素であり、全体を通して気体状態のままであり、バリヤーフィルターを、反応または堆積せずに通過する。従って統合された水素化熱分解及び水素化転化では、チャーは、本発明のプロセスにより、蒸気流から濾過により除去される。本発明のプロセスで使用する水素が、十分に水素化し、従って水素化熱分解反応器を離れる水素化熱分解蒸気の反応性を下げている限り、バックパルシングを使用してフィルターからチャーを除去することができる。静電気沈殿、慣性分離、磁気分離、またはこれらの技術の組合せを使用して、高温蒸気流からチャー及び灰粒子を除去することができる。それらの耐摩耗性のために、ガラスセラミック触媒は、エネルギー的慣性分離技術により、チャーから容易に分離できるが、その技術は、典型的にはエネルギー的衝撃、遮断、及び又は拡散プロセスを、場合により静電気沈殿と組合せて、チャーを二次流に分離、濃縮、及び集め、回収する。ガラスセラミック触媒の別の長所として、これらの材料は、磁気分離を受けやすいので、磁気技術並びに磁気、慣性、及び静電気手段の組合せ使用し、チャーをこれらの触媒から分離することができるが、これは、柔らかい材料では不可能である。本発明の一実施態様では、高温ガス濾過を使用し、チャーを除去することができる。水素化熱分解の場合、水素がフリーラジカルを安定化させ、オレフィンを飽和させているので、フィルター上に捕獲された粉塵ケーキは、従来の急速熱分解で製造されるエーロゾルの高温濾過で除去されたチャーよりも、より容易に清浄になる。本発明の別の実施態様では、高温ガス濾過を、好適な吸着剤または吸着剤の混合物の注入と組合せ、特定の不純物を除去する。この実施態様では、粒子状物質を含むガスが入る前に、吸着剤がフィルター素子上に、またはそのすぐ後に、水素化熱分解または水素化ガス化からの微粒子粉塵粒子がすでに除去されている、後に続く高温ガスフィルター上にフィルターケーキを形成する。特定の汚染物質を選択された吸着剤で除去するフィルターを最適条件で操作するために、冷却を行うことができる。フィルター上に蓄積した吸着剤及び又は吸着剤微粒子ケーキのパルスブロウバックのための手段を備え、それによって、選択した操作条件で、使用する吸着剤と反応する不純物を除去する。チャーを除去した後、第一反応段階である水素化熱分解工程から来る吐出物は、第二段階の水素化転化反応容器11に導入され、そこで、吐出物は、第二反応段階の水素化転化工程を受け、オレフィンをすべてメタンに転化する。この工程は、好ましくは、第一反応段階の水素化熱分解工程よりも低い温度で、第一反応段階の水素化熱分解工程と実質的に等しい圧力で行う。この工程の毎時重量空間速度は、約02~約3である。水素化転化触媒が被毒から保護されている場合、触媒耐用寿命は増加することが期待される。従ってこの工程で使用する触媒は、Na、K、Ca、P、及びバイオマス中に存在する、触媒を被毒する他の金属から保護すべきである。この触媒は、オレフィン及びフリーラジカルからも、水素化熱分解反応器で行われる触媒作用の改良により、保護すべきである。この工程に典型的に選択される触媒は、高活性水素化転化触媒、例えば硫黄化NiMo及び硫黄化CoMo触媒である。この第二反応段階で、触媒は、COH2OからCO2H2を作る水ガスシフト反応に触媒作用し、それによって水素をその場で製造することができ、その水素により、水素化転化に必要な水素が減少する。NiMo及びCOMo触媒は、両方とも、水-ガス-シフト反応に触媒作用する。本発明の一実施態様では、バイオマス原料が水生バイオマス、できれば高比率の脂質を含む、例えば藻類または脂質の低い水生植物、例えばアオウキクサ、である。本発明の統合された製法は、通常部分的にのみ脱水されており、それでも高収率の生成物ガスを製造できる水生バイオマスに行うことができるので、水生バイオマス転化に理想的である。図2は、本発明の方法の更なる実施態様を示し、CO2分離装置18からの吐出物がメタンハイドレート回収プロセス25に与えられ、そのプロセスは、純粋なメタン流及びH2流を製造し、そのH2流が、第一段階の水素化熱分解反応容器10に循環される。メタンハイドレート回収プロセスは、メタネーターを必要とせず、はるかに純粋なメタン製品を製造する。上記の明細書では、本発明を、その特定の好ましい実施態様に関連して説明し、多くの詳細を例示の目的で記載したが、当業者には明らかなように、本発明にはさらなる実施態様があり、ここに説明した詳細の特定部分は、本発明の基本的な原理から離れることなく、大きく変更することができる。