粒状固体材料を加圧式反応器に供給する方法

专利摘要:
(a)第一低圧帯域に流動可能に接続した入口と高圧帯域に流動可能に接続した出口との間に粒状固体炭素質材料供給原料用の流路を有するハウジングを備えたばら材料ポンプを用いて、該粒状固体炭素質材料を第一低圧帯域から高圧帯域に輸送する工程であって、該ハウジングの流路は更に、互いに離れた２つの回転性駆動円板間の空間により画定され、該駆動円板間に輸送される固体材料のケーキに対し輸送導管まで経路指示するため、前記出口の２つの駆動円板間に材料掻取り器が存在し、該材料掻取り器は前記ハウジングの出口と加圧式ガス化反応器に存在するバーナーとに流動可能に接続している該工程、(b)前記固体材料のケーキがハウジングから排出されて前記輸送導管に入る地点からガス状流を該ケーキ中に噴射する工程、及び(c)前記輸送導管中の固体材料及びガス状流を前記バーナーに輸送する工程により粒状固体炭素質材料を加圧式ガス化反応器に供給する方法。
公开号:JP2011511104A
申请号:JP2010542629
申请日:2009-01-15
公开日:2011-04-07
发明作者:ゴヴァート・ジェラルダス・ピーテル・ヴァン・デル・プロエグ
申请人:シエル・インターナシヨネイル・リサーチ・マーチヤツピイ・ベー・ウイＳｈｅｌｌ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｍａａｔｓｃｈａｐｐｉｊ Ｂｅｓｌｏｔｅｎ Ｖｅｎｎｏｏｔｓｈａｐ；
IPC主号:C10J1-207

专利说明:

[0001] 本発明は、粒状固体材料を加圧式反応器に供給する方法に関する。]
背景技術

[0002] ＵＳ−Ａ−３４０２６８４は、木の皮を常圧部から減圧部に供給する方法に関する。
ＷＯ−Ａ−９９／６６００８には市営の廃棄物用固定床ガス化反応器が記載されている。]
[0003] 石炭のガス化法では、粉砕した石炭は、乾燥固体又はスラリーとして加圧式ガス化反応器に供給される。乾燥粉砕石炭を加圧する工業的方法は、Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｈｉｇｍａｎ及びＭａａｒｔｅｎ ｖａｎ ｄｅｒ Ｂｕｒｇｔによる“ガス化”の第６．２章，２００３，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｕｒｉｎｇｔｏｎ ＭＡ，１７３〜１７７頁に記載されるような閉鎖（lock）ホッパーによるものである。このような閉鎖ホッパー設計を用いる欠点は、多数回分槽の循環、このような槽の１つがラインを離れ、他の１つが開始する際に起こる分裂（disruption）、及び加圧性ガスを多量に放出することである。同教本の１８２〜１８３頁には、代替品として固体のポンプ送りについて述べている。各種の設備が開発されているが、腐食及び汚染に対し弱点があるので、いずれも十分に成功するには程遠かったと記載されている。この参考書の著者の一人であるＭａａｒｔｅｎ ｖａｎ ｄｅｒ Ｂｕｒｇｔが発明者として名付けられた固体ポンプシステムの例は、ＥＰ−Ａ−０３８５９７及びＥＰ−Ａ−０２９２６２である。]
[0004] ＵＳ−Ａ−５６５７７０４に記載される固体ポンプは、実際の工業的利用には一層可能性があるものと思われる。これは、この固体ポンプの設計は、先行する前述の設計に比べて、腐食及び汚染に対する弱点が少ないからであると思われる。この刊行物には、固体ポンプを用いて、固体を低圧貯蔵溜めから高圧供給槽に連続的に供給する方法が記載されている。供給槽から、固体は高圧高炉に輸送される。この文献の固体ポンプは、好ましくはＳＴＡＭＥＴ Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから得られる高圧固体ポンプである。このようなポンプについて説明する文献は、ＵＳ−Ａ−４５１６６７４、ＵＳ−Ａ−４９８８２３９及びＵＳ−Ａ−５０５１０４１である。]
[0005] ＵＳ−Ａ−５６５７７０４の方法の欠点は、固体ポンプと加圧式反応器との間に高圧供給層が存在することである。このような中間供給層のため、固体ポンプ自体の回転速度を制御して、加圧式反応器への固体流を直接制御することは不可能である。固体の制御は、加圧式反応器がガス化反応器の場合、特に重要である。このような方法では、酸素対炭素比は、一酸化炭素及び水素の生産量を最大化するために特定の範囲内に保持しなければならない。]
発明が解決しようとする課題

[0006] 本発明は、粒状固体炭素質材料を加圧式ガス化反応器に供給する、前述のような問題のない方法を提供することを目的とする。]
課題を解決するための手段

[0007] 以下の方法は前記問題の解決法を提供する。（ａ）第一低圧帯域に流動可能に接続した入口と、高圧帯域に流動可能に接続したハウジングの出口との間に粒状固体炭素質材料供給原料用の流路を有するハウジングを備えたばら（bulk）材料ポンプを用いて、該粒状固体炭素質材料を第一低圧帯域から高圧帯域に輸送する工程であって、前記ハウジング中の流路は更に、互いに離れた２つの回転性駆動円板間の空間により画定され、該駆動円板間に輸送される固体材料のケーキに対し輸送導管まで経路指示（route）するため、前記出口の２つの駆動円板間に材料掻取り器（scraper）が存在し、該材料掻取り器は前記ハウジングの出口と、加圧式ガス化反応器に存在するバーナーとに流動可能に接続している該工程、（ｂ）前記固体材料のケーキがハウジングから排出されて前記輸送導管に入る地点から、ガス状流を該ケーキ中に噴射する工程、及び（ｃ）前記輸送導管中の固体材料及びガス状流を前記バーナーに輸送する工程、を行うことにより、粒状固体炭素質材料を加圧式ガス化反応器に供給する方法。]
発明の効果

[0008] 出願人は、本発明方法によれば粒状固体材料を加圧式反応器に直接供給できることを見出した。ガス状流を使用すると、ガス状流は固体ポンプから排出される際、圧縮されたケーキを開放的に破壊する点で有益である。引続きガス状流は、固体を、固体とガスとの均質混合物として、輸送導管経由で加圧式反応器に安定流として運搬する。第二の利点は、駆動円板の回転速度の変化により反応器への固体流が直接影響を受けられることである。]
実施例

[0009] 低圧帯域という用語は、本発明方法の工程（ａ）に供給される前に炭素質固体材料が存在する帯域を意味する。この帯域の圧力は、周囲又はほぼ周囲の圧力、即ち、１バール（絶対圧）である。高圧帯域とは、ばら材料ポンプの直ぐ下流の帯域を意味する。高圧帯域の圧力範囲は、好適にはガス化反応器に対し特定した好ましい圧力範囲と同じである。]
[0010] 粒状固体炭素質材料は、好ましくは石炭、石油コークス又は固体バイオマスである。好適な石炭種の例は、無煙炭、褐炭、瀝青炭、亜瀝青炭及び亜炭である。]
[0011] 固体バイオマス粒状物質は、好ましくはバイオマス資源の焙焼によって得られる。焙焼は酸素不存在下、好ましくは２００〜３００℃の温度での熱処理である。焙焼は、バイオマス原料をいわゆる乾燥形態で供給するガス化法に一層適合したバイオマス原料を作るため、圧縮又はペレット化工程と組み合わせることが好ましい。バイオマス資源材料の焙焼は周知であり、例えばＭ．Ｐａｃｈ，Ｒ．Ｚａｎｚｉ及びＥ．Ｂｊｏｒｎｂｏｍ，Ｔｏｒｒｅｆｉｅｄ Ｂｉｏｍａｓｓ ａ Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｗｏｏｄ ａｎｄ Ｃｈａｒｃｏａｌ（焙焼バイオマス木材及び木炭の代用品），燃焼及びエネルギー利用に関する第６回アジア−太平洋国際シンポジューム，２００２年５月，クアラルンプール、及びＢｅｒｇｍａｎ，Ｐ．Ｃ．Ａ．，“Ｔｏｒｒｅｆａｃｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｐｅｌｌｅｔｉｓａｔｉｏｎ−ｔｈｅ ＴＯＰ ｐｒｏｃｅｓｓ（ペレット化と組合わせた焙焼−ＴＯＰ法）”，ＥＣＮレポート，ＥＣＮ−Ｃ−０５−０７３，Ｐｅｔｔｅｎ，２００５に記載されている。好適なバイオマス資源は光合成により製造される全ての固体材料である。このような固体材料の例は、木材、わら、草、（微小）藻類、雑草又は農業界の残留物である。好適な残留生成物の例は、パーム油業界、穀物（corn）業界、バイオディーゼル業界、林業界、木材処理業界及び紙業界で生じる流れである。]
[0012] 固体材料が石炭の場合、粒状固体材料は、該材料の少なくとも約９０重量％が９０μｍ未満である粒度分布を有すると共に、水分が２〜１２重量％、好ましくは約５重量％未満であることが好ましい。固体材料がバイオマス粒状物質の場合、粒度分布は、前記石炭の場合と同様であってもよいし、或いは１０００μｍまでの大きい粒度を含んでもよい。]
[0013] 本発明方法で使用される材料ポンプは、ハウジングの入口と出口との間に固体供給原料用の流路を有するハウジングを備える。更にハウジングの流路は互いに離れた２つの回転性駆動円板間の空間により画定される。これらの駆動円板間には、駆動円板間に輸送される固体材料のケーキに対し材料ポンプのハウジングの出口まで経路指示して、輸送導管に入れるための材料掻取り器が存在する。輸送導管は前記ハウジングの出口及び反応器に流動可能に接続している。このようなポンプについて説明する刊行物は、ＵＳ−Ａ−４５１６６７４、ＵＳ−Ａ−４９８８２３９、ＵＳ−Ａ−５５５１５５３、ＵＳ−Ｂ−７０４４２８８、ＥＰ−Ａ−１１５２９６３、ＵＳ−Ａ−５３８１８８６及びＵＳ−Ａ−５０５１０４１に記載されている。]
[0014] 両円板の回転軸が互いに傾斜した材料ポンプを用いることが好ましい。その結果、入口での駆動円板間の距離は、出口での駆動円板間の距離よりも大きくなる。両円板は別々の傾斜軸沿いに回転するので、ばら材料の一層効率的な捕獲及び圧縮が達成される。このような高効率により、エネルギー入力は少なくて済むという結果が得られる。別の利点は、材料の圧縮により、円板間に一層良好な気密が達成されることである。]
[0015] この好ましいばら材料ポンプの流路に面する（facing）２つの駆動円板の表面は、出口では前記２つの円板が面する表面は互いにほぼ平行であり、入口ではこれら２つの表面は互いに或る角度で位置するように造形されることが好ましい。このような表面は球形であってよいし、更に好ましくは円錐形であってよい。また円錐形とは、ばら材料の流路に面する表面が、一緒になってほぼ円錐形を形成する多数のπ形表面で構成される形状も意味する。]
[0016] 材料掻取り器は、円板間に配置され、ばら材料用出口に近いポンプのハウジングに固定された固定装置であってよい。掻取り器は、好ましくは２つの円板間で２つの回転軸が交わる（meet）点まで、更に点を超えて延びている。材料掻取り器は、好適には出口での駆動円板間に部分的に配置された第三の回転性円板であり、３つの全ての円板の回転方向は同じである。掻取り器として回転性円板を用いると、２つの円板間から固体の一層効率的な排出が達成される。]
[0017] 工程（ｂ）に噴射されるガス状流は、粒状固体物質を輸送導管経由で運ぶのに好適ないかなる種類のものでもよい。好適なガスの例は、窒素、二酸化炭素及び水蒸気である。ガス状流の添加量は、輸送導管中の固体密度が好ましくは５０〜８００ｋｇ／ｍ３、更に好ましくは２５０〜５００ｋｇ／ｍ３となるような量である。ガス状流は、好適にはばら材料ポンプの出口の固体に、前記ハウジングの出口に対し垂直か、又はいずれかの中間角度の、ハウジングの出口と平行方向に噴射される。]
[0018] 輸送導管中の本体（mass）流は、粒状物質の速度が好ましくは３〜３０ｍ／ｓ、更に好ましくは５〜１０ｍ／ｓに達するように選択される。反応器はガス化反応器が好ましい。ガス化反応器は、連行流ガス化反応器である。このような反応器の例は、Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｈｉｇｍａｎ及びＭａａｒｔｅｎ ｖａｎ ｄｅｒ Ｂｕｒｇｔによる“ガス化”，２００３，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ ＭＡ，１０９〜１２８頁に記載されている。連行流反応器は、１つ以上のバーナーを備え、バーナーは輸送導管に直接接続している。このような方法で、粒状材料及びガス状流は直接、バーナーに供給される。好適なバーナーの例は、ＵＳ−Ａ−４５２３５２９及びＵＳ−Ａ−４５１０８７４に記載されている。このようなバーナーでは、粒状物質は中央溝（channel）経由で反応器内部に排出される。バーナーの同軸溝からは酸素含有ガスが、前記中央溝から排出された粒状材料中に排出される。バーナーは、反応器の頂部に配置し、例えばＵＳ−Ａ−２００７００７９５５４に記載されるように、下方に向けるか、或いは例えばＥＰ−Ａ−０４００７４０に記載されるように、水平に向けてよい。或いは反応器は、例えばＣＮ−Ａ−１７７５９２０に記載されるように、頂部燃焼式及び水平燃焼式の両バーナーを備えてよい。頂部燃焼式構造の場合、１つ以上のバーナーが使用できる。水平燃焼式の場合、通常、１対以上の直径方向に配置したバーナーが使用される。全ての種類の反応器構造では、１つの専用のばら材料ポンプ及び輸送導管により、１つのバーナーが供与される（fed）。このような方法で、一層制御された粒状材料流が得られる。]
[0019] 反応器のガス化温度は好ましくは１１００〜１８００℃、圧力は１０〜１００バール、好ましくは３０〜１００バールの範囲であり、更に好ましくは３５バールを超え、７０バール未満である。]
[0020] また本発明は、輸送導管中に存在する加圧固体流を、まず第二低圧帯域に方向転換させ、次いで、該導管中の固体材料の本体流が安定値に達した後にだけ、該輸送導管中に存在するバルブを、固体材料を反応器に方向転換するために操作する、前述の本発明方法を始動する方法にも向けたものである。第二低圧帯域は、好ましくは第一低圧帯域である。]
[0021] また本発明は、前述し、また図面に記載したような、ばら材料ポンプの入口に流動可能に接続された低圧貯蔵容器、ばら材料ポンプの出口を方向転換器バルブの入口に直接接続する輸送導管の第一部分、反応容器に存在するバーナーに方向転換器バルブの出口を接続する輸送導管の第二部分を有し、該方向転換器バルブは、再循環導管を前記低圧貯蔵容器と接続させる第二出口を備え、前記方向転換器バルブはばら材料を、ばら材料ポンプからバーナーに流動させるために、或いはばら材料をばら材料ポンプから前記低圧貯蔵容器に流動させるために、調節可能である、前記始動法を実施するためのシステムにも向けたものである。]
図面の簡単な説明

[0022] 回転性掻取り器を備えたばら材料ポンプの側断面図である。
ガス状流を添加するための代りの実施態様である。
図１のばら材料ポンプの正面断面図である。
固定式掻取り器を備えたばら材料ポンプの側断面図である。
図２のばら材料ポンプの正面断面図である。
ガス化反応器に粒状物質を供給するためのシステムを示す構成図である。
図５の構成図の詳細を示す。
図６ａ、６ｂ、６ｃは、図５に例示した輸送管中の好ましい内部品を示す。] 図１ 図２ 図５ 図６ａ
[0023] 図１は、ハウジング２を有するばら材料ポンプ１を示す。ハウジング２の入口４と出口５との間には、ばら材料６用の流路３が設けられて存在する。ばら材料ポンプの配向は、好ましくは頂端部に入口及び底端部に出口を有する図１に線引きした通りである。このような方法では、ばら材料は入口に入り、重力により出口から排出される。ハウジング２中の流路３は、２つの回転性駆動円板７及び８（図１では７のみ示す）間に存在する。流路３は、更に前記駆動円板７及び８の間に配置された回転性材料掻取り器９により画定される。円板７、８及び掻取り器９は、円板７、８及び掻取り器９の表面（これらの表面は部分的に流路３を画定する）が流路３の図示の方向に移動するように、回転する。これにより、材料６の移動及び出口５における円板７及び８の間からの材料６の排出は強化される。] 図１
[0024] 回転性材料掻取り器９は、図２に示すように、２つの回転軸１０及び１１が２つの円板７及び８の間で交わる点まで延びている。] 図２
[0025] 図１は、ハウジングの出口５が輸送導管１７の上向き流（upflow）端部に接続されていることも示している。この端部は、輸送導管１７において開口部１９経由で出るガス状流用の供給導管１８を備える。] 図１
[0026] 図１ａは、輸送導管１７の上端部についての代りの実施態様１８ａを示す。この実施態様では、ガス状流は入口２１経由で環状空間２３に供給される。この環状空間は、ガス透過性内側管状部分２２及びガス非透過性外側部分２０により形成される。管状部分２２は輸送導管の内側を形成する。ガス状流は、粒状物質のケーキがばら材料ポンプ１から排出される際、ガス透過性部分２２経由でこの粒状物質ケーキ中に噴射される。] 図１ａ
[0027] 図２は、それぞれ回転軸１０及び１１を有する駆動円板７及び８を示す。円板７、８は、流路３に面する好ましい円錐形表面を有する。図示のように、円板７及び８は、互いに傾斜している。図２に示すような流路３に面する円板の直立表面と垂直面との角度αは、好ましくは５〜４５°である。角度α値は、材料６の圧縮性（compactability）に依存する。軸１０及び１１は水平面１２と角度α／２を作る。したがって、軸１０及び１１は同軸ではないが、或る角度で位置する。] 図２
[0028] 円板７及び８の傾斜位置のため、ポンプ１の入口端部での円板間の距離“ｎ”は、出口５での円板間距離“ｍ”よりも大きい。使用中、ポンプに入る材料は、円板間の距離“ｎ”が大きい所で円板間に捕獲される。材料がこれら円板の方向に従って移動する際、円板間の距離は、距離“ｎ”から短い距離“ｍ”に連続的に減少する。材料は圧縮されて、円板間に輸送される。これにより、入口４での低圧環境と出口５での高圧環境との圧力差を克服するのに必要な自然のガス閉鎖（natural gas lock）が得られる。]
[0029] 高圧環境から低圧環境にガスが流れるのを防止するため、１４で示す位置に封止面が存在すると有利かも知れない。封止面は、いわゆる耐摩耗耐引裂性材料で作ることが好ましい。このような材料は周知で、テフロンはこのような材料の一例である。]
[0030] 軸１０及び１１はモーター（図示せず）で駆動される。バネ負荷の付近に円板７、８及び掻取り器９を配置するために、バネ負荷１５が存在する。]
[0031] 図３及び４は、固定式材料掻取り器１６を備えたばら材料ポンプ１６を示す。この掻取り器は、部分的に駆動円板７及び８の間に配置され、ハウジング２に固定されている。他の参照番号は図１、２と同じ意味を有する。] 図１ 図３
[0032] 図５は前述の始動法を実施するためのシステムを示す。このシステムは、供給導管２５経由でばら材料ポンプ１の入口４に流動可能に接続した低圧貯蔵容器２４で構成される。供給導管２５は、例えばＵＳ−Ａ−５６５７７０４に記載されるような脱気手段を備えてよい。輸送導管１７の第一部分１７ａは、ばら材料ポンプ１の出口５を方向転換器バルブ２７の入口２６に直接接続させる。輸送導管１７の第二部分１７ｂは、方向転換器バルブ２７の出口２８を、反応容器３０に存在するバーナー２９に直接接続させる。図５ａに更に詳細に示すように、方向転換器バルブ２７は、更に第二出口３１を備えている。この出口３１は、再循環導管３２を低圧貯蔵容器２４と接続させる。この再循環導管は圧力降下バルブ３３を備えている。] 図５ 図５ａ
[0033] 方向転換器バルブ２７は、例えばＵＳ−Ａ−４９５２１００に記載のバルブであってよい。このようなバルブは、図５ａに示すように、粒状材料を、ばら材料ポンプ１からバーナー２９に流動させるために、或いは粒状材料をばら材料ポンプ１から低圧貯蔵容器２４に流動させるために、調節可能である。] 図５ａ
[0034] 低圧貯蔵容器２４は、粒状材料用供給導管３４、ガス排気管３５及び流動化性ガス用供給部（supply for fluidizing gas）３６を備える。]
[0035] 図示のガス化反応器３０は、２対の直径方向に配置したバーナー２９、膜壁３７、スラグ排出管３８、及び一酸化炭素と水素とを主成分とするガス化方法のガス状生成物用の出口３９を備える。]
[0036] 図５は、２つのバーナー２９用の２つの別々の供給システムを示す。図５では明確化のため、他の２つのバーナーの場合の２つの残りのシステムは省略した。] 図５
[0037] 図６ａ、６ｂ及び６ｃは、固体炭素質材料用開口部４１を有し、輸送導管の壁から延びる１種以上の内部品４０を備えた好ましい輸送導管１７の一部を示す。内部品４０は、好適には輸送導管１７の内壁の周囲全体から延びている。内部品４０は、ばら材料ポンプの封止が損なわれた場合、安全装置として機能し、輸送導管１７中の流れの方向は直ちに正常の方向４４から逆の方向４５に変化する。内部品４０の設計は、正常方向４４に流れている際は、固体が殆ど難なく内部品を通過するような設計である。内部品４０の設計は、固体が逆方向４５に流れた際は、直ちに固体は内部品上に蓄積して固体炭素質材料の橋４６を形成するような設計である。この橋４６は、加圧式ガス化反応器に存在するガスが図５の低圧貯蔵容器２４に入るのを防止する。このような橋４６の形成は、安全弁を閉じる必要がある場合よりもかなり早く起こることが見出された。図６ａに示すように、内部品は、輸送導管の軸と傾斜角βでばら材料ポンプに面する端部で傾斜表面を有する。この傾斜角βは、好ましくはガス及び固体が４４で示す方向に流れている際は材料の架橋が起こらないような角度である。βは、好ましくは１〜６０°、更に好ましくは１０〜３０°である。開口部４１は、好ましくは少なくともいわゆる濃厚相運搬流方式が輸送導管１７中で維持されるように選択される。内部品４０は、図６ｃに示すような裁頭円錐部品４０’であってもよいし、或いは内部品が図６ａに示すように、輸送導管の軸と傾斜角γを有するバーナーに面する表面も有する、図６ａ及び６ｂに示すような閉じた部品であってもよい。傾斜角γは傾斜角βよりも大きく、好ましくは３０〜１３５°、最も好ましくは９０°である。] 図５ 図６ａ 図６ｃ
[0038] 内部品４０は、好ましくは導管１７の上流部分、或いはシステムが図５のように使用される場合は、導管部分１７ａに配置される。これは、流れ方向が逆になった場合、導管１７の下流部分に橋４６を形成するのに十分な固体材料を確実に存在させるためである。このため、導管の長さは、橋４６を形成するのに十分な固体材料を確実に存在させるため、十分な長さでなければならない。必要な長さは、輸送導管中の密度及び速度に依存し、当業者ならば簡単な計算及び／又は実験により誘導できる。] 図５
[0039] ガス状流用の供給導管１８は、ばら材料ポンプ１と内部品４０との間の輸送導管中に出る。輸送導管１７は、流れ方向が方向４５に逆転した場合、ガス化反応器からの高温ガスに耐えさせるため、好ましくは外部冷却される。]
[0040] 内部品４０を備えた好ましい輸送導管１７は、他のばら材料ポンプと組合わせて利用してよい。したがって、本発明は、いずれかのばら材料ポンプ、１つ以上の内部品４０を有する輸送導管１７を備え、前記ポンプをガス化反応器中に存在するバーナーと流動可能に接続させたシステムにも向けたものである。特定のポンプの詳細とは別に、前述の全ての好ましい実施態様は、この更なる発明に適用する。]
[0041] １ばら材料ポンプ
２ハウジング
３流路
４ ハウジング又はポンプの入口
５ ハウジング又はポンプの出口
６ ばら材料
７回転性駆動円板
８ 回転性駆動円板
９ 回転性材料掻取り器
１０回転軸
１１ 回転軸
１２ 水平面
１４封止面
１５バネ負荷
１６固定式材料掻取り器
１７輸送導管
１７ａ 輸送導管の第一部分
１７ｂ 輸送導管の第二部分
１８ガス状流用供給導管
１９ 開口部
２０ガス非透過性外側部分
２１ 入口
２２ガス透過性内側管状部分
２３ 環状空間
２４低圧貯蔵容器
２５ 供給導管
２６方向転換器バルブの入口
２７ 方向転換器バルブ
２８ 方向転換器バルブの出口
２９バーナー
３０反応容器
３１ 方向転換器バルブの第二出口
３２再循環導管
３３ 圧力降下バルブ
３４粒状材料用供給導管
３５ガス排気管
３６流動化性ガス用供給部
３７膜壁
３８スラグ排出管
３９ガス状生成物用出口
４０内部品
４１固体炭素質材料用開口部
４４ 正常方向
４５ 逆方向
４６ 固体炭素質材料の橋
α円板の直立表面と垂直面との角度
β 輸送導管の軸との傾斜角
γ 輸送導管の軸との傾斜角]
[0042] ＵＳ−Ａ−３４０２６８４
ＷＯ−Ａ−９９／６６００８
ＥＰ−Ａ−０３８５９７
ＥＰ−Ａ−０２９２６２
ＵＳ−Ａ−５６５７７０４
ＵＳ−Ａ−４５１６６７４
ＵＳ−Ａ−４９８８２３９
ＵＳ−Ａ−５０５１０４１
ＵＳ−Ａ−５５５１５３５
ＵＳ−Ｂ−７０４４２８８
ＥＰ−Ａ−１１５２９６３
ＵＳ−Ａ−５３８１８８６
ＵＳ−Ａ−４５２３５２９
ＵＳ−Ａ−４５１０８７４
ＵＳ−Ａ−２００７００７９５５４
ＥＰ−Ａ−０４００７４０
ＣＮ−Ａ−１７７５９２０
ＵＳ−Ａ−４９５２１００]
先行技術

[0043] Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｈｉｇｍａｎ及びＭａａｒｔｅｎ ｖａｎ ｄｅｒ Ｂｕｒｇｔによる“ガス化”の第６．２章，２００３，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ ＭＡ，１７３〜１７７頁
Ｍ．Ｐａｃｈ，Ｒ．Ｚａｎｚｉ及びＥ．Ｂｊｏｒｎｂｏｍ，Ｔｏｒｒｅｆｉｅｄ Ｂｉｏｍａｓｓ ａ Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｗｏｏｄ ａｎｄ Ｃｈａｒｃｏａｌ（焙焼バイオマス木材及び木炭の代用品），燃焼及びエネルギー利用に関する第６回アジア−太平洋国際シンポジューム，２００２年５月，クアラルンプール
Ｂｅｒｇｍａｎ，Ｐ．Ｃ．Ａ．，“Ｔｏｒｒｅｆａｃｔｉｏｎ ｉｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｐｅｌｌｅｔｉｓａｔｉｏｎ−ｔｈｅ ＴＯＰ ｐｒｏｃｅｓｓ（ペレット化と組合わせた焙焼−ＴＯＰ法）”，ＥＣＮレポート，ＥＣＮ−Ｃ−０５−０７３，Ｐａｔｔｅｎ，２００５
Ｃｈｒｉｓｔｏｐｈｅｒ Ｈｉｇｍａｎ及びＭａａｒｔｅｎ ｖａｎ ｄｅｒ Ｂｕｒｇｔによる“ガス化”，２００３，Ｅｌｓｅｖｉｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｂｕｒｌｉｎｇｔｏｎ ＭＡ，１０９〜１２８頁]

权利要求:

請求項1
（ａ）第一低圧帯域に流動可能に接続した入口と、高圧帯域に流動可能に接続したハウジングの出口との間に粒状固体炭素質材料供給原料用の流路を有するハウジングを備えたばら材料ポンプを用いて、該粒状固体炭素質材料を第一低圧帯域から高圧帯域に輸送する工程であって、前記ハウジングの流路は更に、互いに離れた２つの回転性駆動円板間の空間により画定され、該駆動円板間に輸送される固体材料のケーキに対し輸送導管まで経路指示するため、前記出口の２つの駆動円板間に材料掻取り器が存在し、該材料掻取り器は前記ハウジングの出口と、加圧式ガス化反応器に存在するバーナーとに流動可能に接続している該工程、（ｂ）前記固体材料のケーキがハウジングから排出されて前記輸送導管に入る地点から、ガス状流を該ケーキ中に噴射する工程、及び（ｃ）前記輸送導管中の固体材料及びガス状流を前記バーナーに輸送する工程、を行うことにより、粒状固体炭素質材料を加圧式ガス化反応器に供給する方法。
請求項2
ガス状担持媒体の噴射量によって、得られる材料−ガス状担持媒体の密度が５０〜８００ｋｇ／ｍ３となる請求項１に記載の方法。
請求項3
前記炭素質材料が、石炭、石油コークス、又はバイオマス資源の焙焼により得られる固体バイオマスである請求項２に記載の方法。
請求項4
前記ガス状流が、窒素、二酸化炭素、合成ガス、又は炭化水素と混合状態の合成ガス、の流れである請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
請求項5
前記反応器のガス化温度が１１００〜１８００℃であり、前記反応器の圧力が３０〜１００バールである請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
請求項6
前記固体材料及びガス状流がバーナー中に存在する中央溝経由で反応器内部に排出されると共に、酸素含有ガス流が前記バーナーの同軸溝から、該中央溝から排出された固体材料中に排出される請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
請求項7
前記固体炭素質材料は、該材料の少なくとも約９０重量％が９０μｍ未満である粒度分布を有すると共に、水分が２〜１２重量％である石炭であり；前記輸送導管中の固体密度が２５０〜５００ｋｇ／ｍ３であり；かつ前記輸送導管中の粒状材料の速度が３〜３０ｍ／ｓである請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
請求項8
前記輸送導管中に存在する加圧固体流が、まず第二低圧帯域に方向転換され、次いで、該導管中の固体材料の本体流が安定値に達した後にだけ、該輸送導管中に存在するバルブが、固体材料を反応器に方向転換するために操作される請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
請求項9
ばら材料ポンプの入口に流動可能に接続された低圧貯蔵容器、ばら材料ポンプの出口を方向転換器バルブの入口に直接接続する輸送導管の第一部分、反応容器に存在するバーナーに方向転換器バルブの出口を接続する輸送導管の第二部分を有し、該方向転換器バルブは、再循環導管を前記低圧貯蔵容器と接続させる第二出口を備えると共に、該方向転換器バルブは、ばら材料ポンプをバーナーに流動可能に接続するために、或いはばら材料ポンプを前記低圧貯蔵容器に流動可能に接続するために、調節可能である、粒状固体炭素質材料を加圧式ガス化反応器に供給するシステム。
請求項10
前記輸送導管の第一部分にガス状流用の供給導管が存在する請求項９に記載のシステム。
請求項11
前記固体の太ったばら材料ポンプが、ハウジングの入口と出口との間に前記固体供給原料用の流路を有する該ハウジングを備え、該ハウジングの流路は更に、互いに離れた２つの回転性駆動円板間の空間により画定され、前記出口の駆動円板間に材料掻取り器が存在し、該掻取り器は、前記固体ポンプが使用された際、前記駆動円板間に輸送される固体材料のケーキに対し前記輸送導管の第一部分まで経路指示する機能を有する請求項９又は１０に記載のシステム。
請求項12
ばら材料ポンプの入口に流動可能に接続した低圧貯蔵容器、反応容器に存在するバーナーにばら材料ポンプの出口を直接接続する輸送導管を有し、該輸送導管は、使用時、固体が正常の方向に流れる際は、殆ど難なく内部品を通過し、固体が逆方向に流れる際は、直ちに内部品上に蓄積して固体炭素質材料の橋を形成するような設計を有する１種以上の内部品を備えると共に、前記ばら材料ポンプと内部品との間にはガス状流用の供給導管が存在する、粒状固体炭素質材料を加圧式ガス化反応器に供給するシステム。
請求項13
前記輸送導管は、ばら材料ポンプの出口を方向転換器バルブの入口に直接接続する輸送導管の第一部分、該方向転換器バルブの出口を反応容器中に存在するバーナーに接続する該輸送導管の第二部分を構成し、前記方向転換器バルブは、再循環導管を前記低圧貯蔵容器と接続させる第二出口を備え、前記方向転換器バルブは、ばら材料ポンプをバーナーに流動可能に接続するか、或いはばら材料ポンプを前記低圧貯蔵容器に流動可能に接続するのに調節可能であり、前記内部品は、輸送導管の第一部分に存在する、請求項１２に記載のシステム。