JP2014533706A - バイオメタンの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明の第１の態様は、炭化水素系原料（２００）を原料としたバイオメタンの生成方法に関し、少なくとも以下のステップ：‐ガス化リアクタ内で合成ガスを生成するための原料のガス化ステップ（２０１）；‐精製リアクタ内における炭化水素系原料のガス化ステップ時に生成された合成ガスの精製ステップ（２０４）；‐メタン化リアクタ内における精製された合成ガスのメタン化ステップ（２０６）；及び‐バイオメタンを得るためのメタン化ステップ時に得られた気体混合物の仕様適合ステップ（２０７）を含み、仕様適合ステップ時に、少なくとも過剰な一酸化炭素からなる流れを、ガス化リアクタに還流させる（２０８）。本発明はまた、本発明の方法を実施するためのデバイスにも関する。

Description

本発明は、バイオメタンの生成の分野に関し、特に、炭化水素系原料のガス化によるバイオメタンの生成方法に関する。

現在、バイオメタン（即ち英語の用語：代替天然ガス（Ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ ｓｅｌｏｎ）の略であるＳＮＧ）の製造を、バイオマスの熱化学的変換によって実施することが可能である。

バイオマスは、木材の残滓（切りくず、おがくず、樹皮）、植物の残滓（皮、種子、茎、穀粒、小麦その他）、農業分野における残滓、農業食品廃棄物（油脂、食肉処理場の残滓）、動物由来の廃棄物（糞尿）、人間の活動に由来する廃棄物（排水）、海藻その他からなる。

上記の変換は、以下の３つの主要なステップ：
‐本質的に水素（Ｈ₂）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ₂）及びメタン（ＣＨ₄）からなる合成ガスを生成するためのバイオマスのガス化；
‐水素及び一酸化炭素をメタンに変換することからなる触媒メタン化；
‐特に発熱量（ＰＣＳ）及びウォッベ指数に関して、天然ガスネットワークへの注入の仕様に適合したバイオメタンを製造するために、残留水素、残留一酸化炭素、水及び二酸化炭素を除去することを目的とした仕様への適合
からなる方法によって実施される。

バイオマスのガス化は、リアクタの中で実施され、ここでバイオマスは、様々な反応のステップに供される。

まず、バイオマスは、炭素質残滓（チャー）、合成ガス（Ｈ₂、ＣＯ、ＣＯ₂、ＣＨ₄その他）及びシンガス中に含有された凝縮化合物（タール類、より一般には、凝縮可能な全ての化合物）を生成するために、有機物質の乾燥、次いで脱揮処理による熱分解に供される。次いで、炭素質残滓は、ガス化剤（水蒸気、空気、酸素）によってガス化され、水素、一酸化炭素等を生成できる。このガス化剤は、その性質に応じて、タール又は大部分を占める気体と反応することもできる。よって、水蒸気（Ｈ₂Ｏ）の場合には、ガスと水素との反応（即ち英語の用語：水性ガスシフト（Ｗａｔｅｒ Ｇａｓ Ｓｈｉｆｔ）の略であるＷＧＳ）が、以下に示す化学平衡：
ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ⇔Ｈ₂＋ＣＯ₂
に従って、ガス化リアクタの内部で発生する。

リアクタ圧力は、上記の反応にほとんど影響を及ぼさない。これに反して、平衡は、リアクタ温度及び反応物質の初期含有量に密接に関連している。

従来の方法において、Ｈ₂／ＣＯ比は、ガス化ステップの後では常に２以下となり、例えば、ＦＩＣＦＢ（即ち英語の用語：高速内部循環流動床の略）と呼ばれる二段流動床を用いた装置設計では、１．８前後となる。このレベルのＨ₂／ＣＯ比は、バイオメタンの生成には重要な因子である。その理由は、メタンの生成を可能にし、バイオメタン生成法が依拠するメタン化反応が、以下の式：
ＣＯ＋３Ｈ₂⇔ＣＨ₄＋Ｈ₂Ｏ
で表されるという点にある。

メタンＣＨ₄の生成量を最大限に増やし、一酸化炭素の余剰を抑える目的で、水素及び一酸化炭素を３：１の化学量論比とするのが望ましい。しかし、この化学量論比を守った場合でも、化学平衡が原因で反応は依然として不完全である。反応を最大化する３：１という比率は、補足的なＷＧＳ反応を行うことで得られる。この補足的なＷＧＳ反応は、メタン化に先立って専用のリアクタ内で、特定の触媒の存在下で行われる。場合によっては、触媒を適宜調整した上で、メタン化リアクタと同一のリアクタ内で直接行われることもある。いずれの場合でも、かかる反応には、大量の水蒸気の注入が必要となる。

ガス化装置出口においては、合成ガス中の水の質量分率は、一般的には３０％前後となる。このレベルの質量分率は一部、バイオマスの湿度に由来し、いくつかの方法においては、ガス化装置に水蒸気を直接注入することに由来する。しかしながら、メタン化に先立って汚染物質を除去すること（特に、タール、ホコリ、無機化合物等の除去）を目的としたシンガスの精製には冷却が必要となり、この冷却の過程で、存在していた水分の大部分が凝結し除去されるため、補足的なＷＧＳステップでは利用できなくなる。

実際、この精製のステップの結果として、水の質量分率は約５％まで引き下げられ、この質量分率は、従来の装置設計において補足的なＷＧＳ反応を実施し、一連の方法の最適な作用を得るためには、不十分な含有量となる。それゆえ、メタン化反応に必要とされる条件でＨ₂／ＣＯ比を調節することを可能にするために、水蒸気を注入して、仕様への適合の前に一酸化炭素が過剰となる事態を回避することが不可欠となる。一般にこの水蒸気は、方法中の高温エネルギを回収することで生成される。この高温エネルギは、容易に市場取引され、最終的にはシステムの直接収益性の損失をなす。更に、ＷＧＳの実施は、方法の複雑化、更には投資・利用コストの増大という結果をもたらす。

二段流動層型リアクタ（ＦＩＣＦＢ）を用いたガス化システムに属するいくつかの公知の方法は、上記の問題に解決策を提供する。これらの方法において、バイオマスのガス化は、高温の冷媒と接触することで、第１のリアクタ内で行われる。上記の冷媒及び上記のリアクタ内で形成される熱分解チャーは、床底部において連続的に抽出される。次いで、上記の抽出物は、第２のリアクタ（燃焼装置）に送達され、この第２のリアクタにおける流動媒体は、チャーの燃焼と、更には燃料とによって加熱され、次いでガス化装置に再度注入される。冷媒は、バイオマスの不完全燃焼から発生したタールの割れ又は改質についての触媒活性を有する不活性固体（例えば砂）又は鉱物（かんらん石）からなるとすることができる。この場合、得られるＨ₂／ＣＯ比は、１．３〜１．８の範囲内となる。

特許文献１は、ＦＩＣＦＢを用いた方法のカテゴリに属する方法、即ち、ＡＥＲ（即ち英語の用語：吸収強化型改質（Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ）の略）という、ＳＮＧの生成のためのメタン化リアクタで直接使用可能なシンガスの生成に関する方法を記載している。この特許文献１に記載された方法は、メタン化ステップに必要とされる最適な仕様（３以上のＨ₂/ＣＯ比）を達成することを可能とする。

かかるＡＥＲ法において、流動媒体は、かんらん石ではなく石灰（ＣａＯ）からなる。ガス化装置では、石灰は、６５０〜７５０℃の範囲内で、炭酸カルシウムＣａＣＯ₃を形成するために存在する二酸化炭素を吸収する。
ＣａＯ（ｓ）＋ＣＯ₂（ｇ）→ＣａＣＯ₃（ｓ）

二酸化炭素捕捉が原因で、平衡がとれていたＷＧＳ反応は、水素生成及び一酸化炭素減少の方向へとシフトし、これはＨ₂/ＣＯ比の増大につながる。次いで、炭酸カルシウムは、燃焼装置内のより高温での逆反応によって、石灰に変換される。このようにして、５〜７の範囲のＨ₂/ＣＯ比が得られる。ここまで高い値の比では、メタン化触媒におけるコークス化のリスクを抑えることが可能になるが、バイオメタンの全体的な生成性能の低下と、天然ガスの仕様への適合の際には、水素及びシンガスの分離の問題とを引き起こす。石灰の使用も、シンガス中のメタン含有量のわずかな減少につながる。更に、石灰が好適な流動媒体をなすとはいえ、その機械的な脆弱性によって、石灰が損耗現象を受けやすくなり、その耐用性が制限される。

特許文献２によって、メタン化の化学量論比に近いレベルにＨ₂/ＣＯ比を調節するために、ＷＧＳリアクタを変換ラインに統合させることを提案する方法として、一般に固定床型リアクタ内で行われる触媒法も公知である。この方法の欠点は、一方では更なる水性ガスシフト反応を確実に行い、他方では触媒上でのコークスの堆積を抑えるために、大量の水蒸気を注入する必要がある点である。

特許文献３、４に記載された別の方法は、バイオマスのガス化に基づいたＳＮＧの生成に関する。この方法は、活性炭（ＣＡ）固定床に金属酸化物（例えば、酸化亜鉛ＺｎＯ）を物理吸着又は化学吸着させることで、硫化水素（Ｈ₂Ｓ）又は硫化カルボニル（ＣＯＳ）といった化合物を精製し、次いで、粒径を２０〜２０００μｍの範囲とした触媒粒子の流動床でのメタン化するステップからなっている。リアクタには、追加で流動水蒸気を供給することが可能であり、仕様への適合の際に発生した水素のリサイクルを行うことも可能である。この方法にも、追加のメタン化及び／又は分離のステップを必要とするという欠点があり、これによって方法全体が複雑化する。

国際公開第２００１２３３０２号 米国特許第２０１００２８６２９２号 欧州特許第１５６８６７４号 国際公開第２００９００７０６１号

従って、本発明の目的は、バイオマスからバイオメタンへの変換を増大させ、かかる変換のエネルギ効率を改善するための方法を提案することで、先行技術の１つ又は複数の欠点を克服することである。この方法は、ガス化及び／又はメタン化リアクタの設計の変更を必要とせず、かつあらゆる追加のステップ、特にメタン化の前に又はメタン化と同時に行われるＷＧＳステップを省略できる。

このため、本発明の第１の態様は、炭化水素系原料を原料としたバイオメタンの生成方法を提案し、少なくとも以下のステップ：
‐ガス化リアクタ内で合成ガスを生成するための原料のガス化ステップ；
‐精製ユニット内における炭化水素系原料のガス化ステップ時に生成された合成ガスの精製ステップ；
‐メタン化リアクタ内における精製された合成ガスのメタン化ステップ；及び
‐バイオメタンを得るためのメタン化ステップ時に得られた気体混合物の仕様適合ステップ
を含み、仕様適合ステップ時に、少なくとも過剰な一酸化炭素からなる流れを、ガス化リアクタに還流させる。

この還流の結果として、ガス化装置内に存在する一酸化炭素量が増大し、このことで、このリアクタ内で直接行われるＷＧＳ反応によって説明される熱化学平衡に従った水素生成が促進される。上に示した水素量が増大することで、今度はメタン化の時点でメタン生成量が増大することにつながる。

本発明の一実施形態によると、炭化水素系原料はバイオマスである。

本発明の一実施形態によると、還流される流れは、残留水素を含有する。

本発明の一実施形態によると、還流される流れは、残留メタンを含有する。

本発明の一実施形態によると、ガス化リアクタ出口において、合成ガスの温度は、６００〜１０００℃の範囲内となる。

本発明の一実施形態によると、本発明の方法は、合成ガスを周囲温度に冷却するために、ガス化ステップの後に熱交換ステップを含む。

本発明の一実施形態によると、熱交換ステップは、精製ステップの前に実施される。

本発明の一実施形態によると、本発明の方法は、熱交換ステップの後に実施される脱水ステップを含む。

本発明の一実施形態によると、本発明の方法は、０．５〜７０ｂａｒの範囲内の圧力下で実施される。

本発明の一実施形態によると、メタン化リアクタ出口で得られる気体混合物の温度は、２５０〜７００℃の範囲内となる。

本発明の一実施形態によると、仕様適合ステップの後得られる流れの温度は、周囲温度となる。

本発明の第２の態様は、炭化水素系原料を原料としたバイオメタンの生成デバイスを目的とし、少なくとも：
‐ガス化リアクタ内で合成ガスを生成するために、原料のガス化を実施するガス化リアクタ；
‐原料のガス化リアクタで生成された合成ガスの精製を実施する精製ユニット；
‐精製された合成ガスのメタン化を実施するメタン化リアクタ；及び
‐バイオメタンを得るための、メタン化ステップ時に得られた気体混合物の仕様適合手段
を備え、仕様適合手段は、少なくとも過剰な一酸化炭素からなる流れを、ガス化リアクタに還流させるのに適している。

本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付した、実施例として提示した図面との関連でなされた以下の説明を読むことにより、よりよく理解され、一層明確になる。

図１は、先行技術に記載のデバイスの一実施形態を示す模式図である。 図２は、本発明の方法の特定の一実施形態を実施した状態を示す模式図である。 図３は、本発明の主題であるデバイスの特定の一実施形態を示す模式図である。 図４は、本発明の方法の特定の一実施形態を実施した状態を示す模式図である。

バイオマスの例に基づいて説明されているが、本発明による方法は、ガス化することが可能な全ての生成物、即ち、バイオマス、炭、コークス、廃棄物等であり、より一般的には、全ての炭化水素系原料に適用することが可能である。

図２に図示され、図３に図示されたデバイスで実施される本発明の目的となる方法は、少なくとも以下の、先行技術に記載されたステップと同一のステップ、即ち：
‐ガス化（２０１）：炭化水素系原料、例えばバイオマスの合成ガス（シンガス）への変換；
‐触媒の寿命に不利に作用する汚染物質を除去するためのガス化ステップ時に生成された合成ガスの精製（２０４）；
‐シンガスのバイオメタンへの変換によるメタン化（２０６）；並びに
‐バイオメタンを、他の成分、特に水素、残留一酸化炭素、水及び二酸化炭素から分離することで、バイオメタンの組成を仕様に適合するよう調節するための、合成ガスのメタン化ステップ時に得られた気体混合物の仕様への適合（２０７）
の各ステップを必要とする。

バイオマスは、周囲温度、具体的には２０℃に等しい温度下にあり、バイオマス供給管（１００）を流動し、ガス化リアクタ（１０）に供給される。このガス化リアクタ（１０）において、バイオマスは熱化学的変換に供されることで、乾燥／熱分解及びガス化ステップにおいて、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、水、タール更にはタール、及び／又は一般式Ｃ_xＨ_yの化合物等を含有するシンガスを形成する。このシンガスがシンガス流動導管（１）内を流動する。

上記のガスがリアクタ出口に到達する前に、上記のガスの組成は、水蒸気（１６０〜５００℃の範囲内の温度、好ましくは４００℃に等しい温度で注入されたもの）又は酸化剤（酸素、空気その他）の作用で変化する。かかる組成の変化は、一方では、熱化学的平衡のもと均一相下で進行し、他方では、ガス化による化合物の生成が原因でチャーの一部が異質相をなす状態で進行する。

ガス化装置（１０）の出口において、シンガスの温度は、６００〜１０００℃の範囲内の温度、好ましくは８００〜９００℃の範囲内の温度、更に好ましくは８５０℃に等しい温度となる。上記の方法で生成されたシンガスは、メタン化リアクタ（２０）に供給され、次いで供給導管（４）を通って、仕様適合ステップ（これも化合物分離ステップと呼ばれる）を可能にするユニット（３０）に供給される前に、上記の汚染物質（タール、ＣＯＳ、Ｈ₂Ｓその他）が除去される。上記の各ステップを経て、本方法によりバイオメタン（３１）を得ることが可能となる。

この条件では、メタン化前のＨ₂/ＣＯ比は化学量論比を下回り、メタン化反応は、出発物質、ここでは水素についてのみ最大となる。メタン化リアクタ（２０）の出口において、バイオメタンの温度は、２５０〜７００℃の範囲内の温度、好ましくは３００℃に等しい温度となる。それゆえ、メタン化リアクタから出てくるガスは、生成されたバイオメタン以外に、反応を完了できなかった余剰の一酸化炭素を含有している。

メタン化ステップで生成された気体混合物は、以下の４つの流れ：
‐本来バイオメタンと呼ばれるもので、活用されるメタンからなる第１の流れ；
‐二酸化炭素からなる第２の流れ；
‐水蒸気からなる第３の流れ；及び
‐少なくとも余剰の一酸化炭素、場合によっては、熱化学的平衡が原因で反応を完了できなかった水素からなる第４の流れ
に区分される。

本発明の方法の好ましい各実施形態において、少なくとも余剰の一酸化炭素からなる第４の流れは、ガス化リアクタに還流（２０８）される。

上記仕様適合ステップの後、様々な流れは周囲温度となっており、好ましくは２０℃となっている。

従って、Ｈ₂/ＣＯ比の調節を確実に行うための、メタン化反応と並行して又はメタン化反応の上流で行われるＷＧＳ反応は不要となり、通常添加される流量の水蒸気において得られるのと同等のエネルギ利得及び物質が得られる。

本発明の方法の各実施形態によると、上記の化学量論比を下回る条件でのメタン化リアクタの動作、更には、Ｈ₂Ｏ含有量が抑えられていることが原因で、場合によって発生する触媒表面へのコークスの堆積を是正するために、ホウ素ドーピング、又は十分な触媒担体（特にその酸性度を見込んで）のような特殊な触媒処理を使用する。

本発明の方法の各実施形態によると、コークスの堆積を抑える目的で、メタン化前の水蒸気含有量を調節するために、直接又は上流での洗浄の温度を調節することにより、水蒸気の限定的な添加が行われる。

一般的には化合物分離ステップとされる仕様適合ステップに関しては、圧力変動による方法又はＰＳＡ（即ち英語の用語：圧力変動吸着法（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）の略）、温度変動による方法又はＴＳＡ（即ち英語の用語：温度変動吸着法（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）の略）、膜分離法、アミンによる化学的吸収法及びトリエチレングリコールを用いた物理的吸収法が用いられる。

図４に示した方法によると、ガス化ステップ（２０１）の後、精製装置（１６）内の通過前にシンガスを冷却するための熱交換ステップ（２０２）が行われる。こうして、６００〜１０００℃の範囲内の温度、好ましくは８００〜９００℃の範囲内の温度、更に好ましくは８５０℃に等しい温度を示すシンガスは、熱交換器（１４）の通過後、４〜８０℃の範囲内の温度、好ましくは２５〜３５℃の範囲内の温度、更に好ましくは周囲温度（より正確には２０℃に等しい温度）まで冷却される。

この熱交換ステップ（２０２）の終了後、水の一部は、冷却されかつ復水が除去される脱水ユニット（１５）において脱水されたシンガス（熱交換器（１４）と脱水ユニット（１５）との間の導管（２）内を流れるシンガス）から除去される。上記のような、水蒸気の冷却及び凝縮による脱水ステップ（２０３）の後、精製ユニット（１６）において精製が行われ、脱水ユニット（１５）と精製ユニット（１６）との間に設けられた導管（３）を通って、流れが精製ユニット（１６）内に集められる。

本発明の方法は、一般に全てのガス化装置に適用できる。

好ましくは、上記の方法は、窒素による空気の希釈を伴わずにガスを生成する方法に適用できる。

上記の方法は、何らかの所定のメタン化方法に固有のものではなく、同様の方法全てに適用できる。還流を行う固定床式の方法の場合には、この方法では還流率の低減が可能となる。

本発明の方法は、各実施形態において、０．５〜７０ｂａｒ、好ましくは１〜５ｂａｒの範囲内の圧力下で実施される。

このため、本発明はまた、炭化水素系原料を原料としたバイオメタンの生成デバイスも目的とし、少なくとも：
‐ガス化リアクタ内で合成ガスを生成するために、原料のガス化を実施するガス化リアクタ（１０）；
‐原料のガス化リアクタ（１０）で生成された合成ガスの精製を実施する精製ユニット（１６）；
‐精製された合成ガスのメタン化を実施するメタン化リアクタ（２０）；及び
‐バイオメタンを得るためのメタン化ステップ時に得られた気体混合物の仕様適合手段（３０）
を備えている。

上記デバイスの仕様適合手段（３０）は、少なくとも過剰な一酸化炭素からなる流れを、ガス化リアクタに還流させるのに適している。

以下において、本発明は、限定的ではない以下の実施例によって示される。

本発明の利点を示すために、先行技術の解決策と本発明との比較シミュレーションを、ＣＡＰＥ（即ち英語の用語：コンピュータ支援型プロセス工学（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ａｉｄｅｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）の略）法のシミュレーションツールを用いて実施した。

シミュレーションは、バイオメタンを得るために変換される乾燥バイオマスの量を、１時間当たり１トンとして実施した。

以下の実施例においては、流れはそれぞれ、以下：
‐流れ１００はバイオマス；
‐流れ１０１はガス化装置に注入される水蒸気；
‐流れ１はガス化装置出口のシンガス；
‐流れ２は冷却されたシンガス；
‐流れ３は脱水されたシンガス；
‐流れ１０２は復水；
‐流れ１０３は追加のＷＧＳ反応用の水蒸気；
‐流れ４は仕様への適合前のバイオメタン；
‐流れ１０４はＣＯ／Ｈ₂；
‐流れ１０５はＣＯ₂；
‐流れ１０６はＨ₂Ｏ
に該当する。

先行技術による比較例
この先行技術による例（図１に示したもの）では、バイオマスは、ガス化リアクタ（１０）に投入され、そこでバイオマスは熱化学変換に供され、次いでガス化装置から出た合成ガス（又はシンガス）は、熱交換器（１４）内を通過した後、脱水ユニット（１５）内へと進入する。水蒸気の冷却及び凝縮によるかかる脱水ステップの後、精製ユニット（１６）における精製ステップ（２０４）と、ＷＧＳリアクタ（１７）における水蒸気の添加を伴うＷＧＳステップが行われる。次いで、シンガスは、圧縮機（１８）における圧縮ステップ（２０５）に供される。上記の方法で生成され上記の汚染物質を除去されたシンガスはメタン化リアクタ（２０）に供給され、次いで、仕様への適合専用のユニット（３０）で分離ステップに供される。

表１は、異なる方法上のステップを備え、異なる流出水が得られる先行技術の方法のシミュレーション条件と結果をまとめたものである。

本発明の特定の実施例
この本発明による実施例（図３に示したもの）では、バイオマス供給導管（１００）を流動するバイオマスは、ガス化リアクタ（１０）に供給され、そこで熱化学変換に供され、次いでガス化装置から出た合成ガス（又はシンガス）は、熱交換器（１４）内を通過した後、脱水ユニット（１５）内へと進入する。水蒸気の冷却及び凝縮による脱水ステップ（２０３）の後、精製ユニット（１６）における精製ステップが行われる。次いで、シンガスは、圧縮機（１８）における圧縮ステップ（２０５）に供される。上記の方法で生成され上記の汚染物質を除去されたシンガスはメタン化リアクタ（２０）に供給され、次いで、仕様への適合専用のユニット（３０）で分離ステップに供される。

表２は、異なる方法上のステップを備え、異なる流出水が得られる本発明の方法のシミュレーション条件と結果をまとめたものである。

結果の分析
メタン生成に基づいた方法のエネルギ効率は、以下の式：

で定義され、
ここで
ｍ_CH4はメタンの質量、
ｍ_biomasseはバイオマスの質量、
ＰＣＩ_CH4はメタンの発熱量、
ＰＣＩ_biomasseはバイオマスの発熱量である。

実施したシミュレーションから、上記の効率が、本発明の実施形態で提案された方法を実施した場合に、６１．２％まで増大する一方で、従来の解決法では、５４．２％までにしか達せず、言い換えると７％の利得となったことが明らかになった。

各実施形態において、本発明の方法は、ガス化装置までのＣＯ／Ｈ₂流れの還流に依拠している。これに関連するＣＯ／Ｈ₂流れの還流量は、ガス化装置内の水（バイオマスと共に、場合によってはガス化剤として導入される水）の部分圧力に密接に関連している。ガス化装置内の非常にわずかな含有量の結果として、極めて高い還流量がもたらされるが、生成されるＣＨ₄量には影響を及ぼすことはない。

従って、本発明の主題である方法の各実施形態は、先行技術の方法と比較して、以下の結果：
‐ガス化によって生成される水素流れが、２３．７５ｋｍｏｌ／ｈから２７．２７ｋｍｏｌ／ｈに増加する；
‐シフト水蒸気流れが抑えられる（４０．００ｋｍｏｌ／ｈ）；
‐メタン化の出口において除去される水の流れが、５０．５７ｋｍｏｌ／ｈから１１．８５ｋｍｏｌ／ｈまで減少し、この減少分は、本方法によって消費される冷却エネルギ利得に置き換えられる；
‐水素の体積分率の仕様への適合は、メタン化リアクタの出口におけるＨ₂/ＣＨ₄比が原因で、これ以上必要とはならない複雑な操作であり本方法の効率の損失の原因であったが、これが６．３％から２．７％まで変化する（この改善は主に、メタン化リアクタ内の一酸化炭素の余剰によるものである）；
‐装置出口でのバイオメタン（ＳＮＧ）流れが、１１．８１ｋｍｏｌ／ｈから１３．３３ｋｍｏｌ／ｈまで変化し、即ち１２．９％の利得となる
を得ることを可能にする。

本発明の適用範囲は、上に提示した詳細に限定されず、多数の他の特定の形態での実施形態も可能にし、本発明の適用範囲から逸脱することにはならない。従って、本実施形態は、一例とみなされるべきであり、特許請求の範囲において定義された適用範囲から逸脱することなく、変更を加えることが可能である。

Claims (12)

1. 炭化水素系原料を原料としたバイオメタンの生成方法であって、少なくとも以下のステップ：
   ‐ガス化リアクタ（１０）内で合成ガスを生成するための前記原料のガス化ステップ（２０１）；
   ‐精製ユニット（１６）内における前記ガス化ステップ時に生成された前記合成ガスの精製ステップ（２０４）；
   ‐メタン化リアクタ（２０）内における精製された前記合成ガスのメタン化ステップ（２０６）；
   ‐バイオメタンを得るための前記メタン化ステップ時に得られた前記合成ガスの仕様適合ステップ（２０７）
   を含み、
   前記仕様適合ステップ（２０７）時に、少なくとも過剰な一酸化炭素からなる流れを、前記ガス化リアクタ（１０）に還流させる（２０８）ことを特徴とする、方法。
2. 前記炭化水素系原料はバイオマスであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. 還流される流れは、残留水素を含有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記還流される流れは、残留メタンを含有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記ガス化リアクタ出口（１０）において、前記合成ガスの温度は、６００〜１０００℃の範囲内となることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記方法は、前記ガス化ステップ（２０１）の後に熱交換ステップ（２０２）を含み、前記熱交換ステップは、前記合成ガスを４〜８０℃の温度に冷却することを可能にすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記熱交換ステップ（２０２）は、前記精製ステップ（２０４）の前に実施されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 前記方法は、前記熱交換ステップ（２０２）の後に実施される脱水ステップ（２０３）を含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記方法は、０．５〜７０ｂａｒの範囲内の圧力下で実施されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 前記メタン化リアクタ出口で得られる前記気体混合物の温度は、２５０〜７００℃の範囲内であることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記仕様適合ステップの後得られる流れの温度は、周囲温度であることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 炭化水素系原料を原料として、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法を実施するためのバイオメタンの生成デバイスであって、少なくとも：
    ‐ガス化リアクタ内で合成ガスを生成するために、前記原料のガス化を実施するガス化リアクタ（１０）；
    ‐前記原料の前記ガス化リアクタ（１０）で生成された前記合成ガスの精製を実施する精製ユニット（１６）；
    ‐精製された前記合成ガスのメタン化を実施するメタン化リアクタ（２０）；及び
    ‐前記バイオメタンを得るための、前記メタン化ステップ時に得られた気体混合物の仕様適合手段（３０）
    を備え、
    前記仕様適合手段（３０）は、少なくとも過剰な一酸化炭素からなる流れを、前記ガス化リアクタに還流させるのに適していることを特徴とする、デバイス。

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